Réunion des ccsti
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| P00- explorer l’univers, nos prochains pas Explorer l’univers, nos prochains pas Au cours des siècles, l’œil, puis de façon de plus en plus puissante, les instruments d’observation astronomique ont permis d’enregistrer les informations émises par les objets les plus lointains. À partir de ces données, l’homme se construit des représentations de notre Univers de plus en plus fidèles mais aussi de plus en plus complexes. La classification des astres laisse aujourd’hui la place à l’étude de leur évolution…à l’astronomie succède l’astrophysique et la cosmologie. Les très grands instruments au sol, le développement des capacités de modélisation et de calculs et l’astronomie spatiale - au-delà des rayonnements accessibles au sol - permettent aujourd’hui de recueillir de nouvelles informations sur la formation et la dynamique de l’Univers. {749} Ours de l’exposition : Conception Centre•Sciences - CCSTI de la région Centre Création graphique Supersoniks - Tours Impression Chabrillac - Toulouse Réalisée à l’initiative du ministère des Affaires étrangères et européennes, avec le soutien du ministère de l’Enseignement supérieur et de la Recherche, du Conseil régional du Centre et de la Réunion des CCSTI, Avec le concours des organismes de recherche français et européens : CEA, CERN, CNES, CNRS, ESA, ESO, IAP, IN2P3, INSU, IRAM, IRFU, Observatoire de Paris-Meudon, et de leurs unités en région Centre : CBM, LPCE, Station de Radioastronomie de Nançay et l’Observatoire des Sciences de l’Univers en région Centre. Remerciements pour leur contribution à la conception et à l’iconographie : Association française d’astronomie, Bibliothèque nationale de France, NASA, Canada France Hawaï Télescope, Pôle de l’espace et des étoiles à Nançay et l’Université de Liège. Icono « Affiche de l’exposition » et logo des partenaires : Centre•Sciences / ministère des Affaires étrangères et européennes / ministère de l’Enseignement supérieur et de la Recherche / Conseil régional du Centre / Réunion des CCSTI P00- EXPLORING THE UNIVERSE Our next steps Over the centuries, astronomical information coming from far distant objects was first recorded by eye and then by ever more powerful instruments. This information has been used to build an increasingly accurate and complex representation of our Universe. Star classification has now been replaced by the study of their evolution and astronomy by astrophysics and cosmology. New information about the dynamics of the Universe can now be obtained, thanks to huge ground instruments, increasing calculating and modelling capabilities, as well as space astronomy beyond the radiations accessible on Earth. Masthead: Design: Centre Sciences – CCSTI of the region région Centre Graphic design: Supersoniks - Tours Printing: Chabrillac - Toulouse Originated by the Ministry of Foreign and European Affairs, sponsored by The Ministry of Further Education and Research, the Regional council of Region Centre and La Réunion des CCSTI. With contribution from French and European organisations: CEA, CERN, CNES, CNRS, ESA, ESO, IAP, IN2P3, INSU, IRAM, IRFU, Paris-Meudon Observatory, and their local units in Center Region: CBM, LPCE, Nançay Observatory and the Observatory of Sciences of the Univers in Centre region Ackonwledgement for their contributions to the design conception and iconography : Association Française d’Astronomie, Bibliothèque Nationale de France, Canada France Hawaï Telescope, NASA, Space and Stars’Center of Nancay and University of Liège. Icono « Exhibition poster » and logo sponsor logos: Centre•Sciences / ministère des Affaires étrangères et européennes / ministère de l’Enseignement supérieur et de la Recherche / Conseil régional du Centre / Réunion des CCSTI P01- Quand la Terre était le centre du monde Quand la Terre était le centre du monde De l’Antiquité au Moyen-Âge, autour de la Méditerranée comme en Chine, les astronomes observent à l’œil nu, aidés de premiers instruments de mesure. Ces mesures servent à prédire les événements mais aussi à déterminer la position des astres dans le ciel, à prévoir les saisons, les mouvements réguliers des étoiles ou l’apparition d’une éclipse. De ces observations naît une représentation du monde, le géocentrisme, qui fera obstacle jusqu’au 15e siècle au développement de notre compréhension actuelle. La Terre est alors immobile au centre du monde, autour d’elle les astres se déplacent en mouvements circulaires uniformes. {665} Les premières mesures, Pour Ératosthène (vers 200 ans av. J.C.), la Terre est ronde. À l’aide des méridiens et parallèles, il en mesure la circonférence avec une précision remarquable. Gnomons, bâtons de Jacob, alidades, astrolabes sont les premiers instruments qui servent à mesurer la position des étoiles dans le ciel. Dessin d’étoiles, Les figures des constellations reçoivent des Babyloniens leurs noms encore en usage tel le lion, le taureau ou le scorpion… la géométrie grecque bâtit une astronomie qui inspire les textes indiens et arabes. Les premiers catalogues d’étoiles d’Hipparque et de Ptolémée sont enrichis par les astronomes arabes du 8e au 13e siècle. {655} Icono 1.1 - Stonehenge, un observatoire préhistorique ? © Centre•Sciences - photo P. Brière 1.2 - Système du monde de Claude Ptolémée (IIe s. avant J.C.) © BNF 1.3 - Mesures de la Terre par Ératosthène © Centre•Sciences 1.4 - Instruments anciens de l’observatoire de Beijing © BNF sur chaque poster mentionner en baseline (+logos) Explorer l’Univers, nos prochains pas Exposition réalisée par Centre•Sciences, CCSTI de la région Centre dans le cadre de l’Année mondiale de l’Astronomie 2009 à l’initiative du ministère français des Affaires étrangères et européennes avec le concours scientifiques des organismes de recherche français, de l’ESA et de l’ESO Graphisme Supersoniks – Tours, Impression Chabrillac - Toulouse P01- When earth was the center of the world From Antiquity to the Middle-Ages, around the Mediterranean to China, astronomers observed the sky with naked eyes, helped with the first measuring instruments. The measurements collected were used to predict forthcoming events but also to determine the position of stars in the sky, season forecast, the regular movement of the stars or the occurrence of eclipses. From these observations, a new representation of the world emerged: geocentrism. The Earth is located at the centre of the Universe and stars move around it on circular orbits. This representation remained until the 15th century and was an obstacle to the development of our current view. {699} The first measurements For Eratosthenes (around 200 BC), the Earth was round. Using meridians and parallels, he was able to measure its circumference with remarkable precision. Gnomons, cross-staffs, alidades, astrolabes were the first instruments used to measure the position of stars in the sky. Star design The Babylonians gave to the constellations the names we still use today: Leo, Taurus, Scorpio... The astronomy that emerges from Greek geometry inspired Indian and Arab texts. The first star catalogues of Hipparcos and Ptolemy were completed by Arab astronomers between the 8th and the 13th centuries. {534} Icono 1.1 - Stonehenge, a prehistorical observatory © Centre•Sciences - photo P. Brière 1.2 - Ptolemaic World System (circa 100-168 AD) © BNF 1.3 - Eratosthenes’s measurement of the Earth © Centre•Sciences 1.4 - Ancient instruments from Beijing Observatory © BNF sur chaque poster mentionner en baseline (+logos) Exploring the Universe, our next steps Exhibition produced by Centre•Sciences, CCSTI of Centre region Within the framework of the World Year of Astronomy 2009 At the initiative of the French ministry of Foreign Affairs and European with the support of French scientific research organizations, ESA and ESO Graphics Supersoniks - Tours, Printing Chabrillac - Toulouse P02- arpenter le ciel avec précision Arpenter le ciel avec précision Au 16e siècle, le danois Tycho Brahe pousse à l’extrême la précision des observations en construisant de grands instruments : quadrants, sextants… Il observe l’apparition d’une « nouvelle étoile » en 1572 -une supernova- puis la grande comète de 1577. Il montre que cette comète se déplace dans la zone des planètes et que sa trajectoire n’est pas circulaire. En 1543, Nicolas Copernic propose un nouveau modèle mathématique : les planètes, dont la Terre, tournent autour du Soleil. C’est la théorie héliocentrique ; le Soleil est au centre de l’Univers qui est toujours fini, limité par la sphère des étoiles, mais ces étoiles sont repoussées très loin pour expliquer leur immobilité. {714} La révolution copernicienne Le système héliocentrique animé de mouvements circulaires uniformes n’explique pas tous les phénomènes observés, mais il propose une représentation qui émancipe la cosmologie de la théologie. Mars rétrograde ? A la fin du Moyen-Âge, les instruments de mesure d’angle, tel le quadrant, permettent aux astronomes d’observer avec précision le ciel et le mouvement des planètes. Mars semble revenir en arrière dans sa course céleste : en fait, elle tourne autour du Soleil, comme la Terre, qui va plus vite et « rattrape Mars pour la dépasser ». C’est le mouvement rétrograde. {597} Icono : 2.1- Grand quadrant de Tycho Brahe © BNF 2.2- Le système héliocentrique de Copernic (1473 – 1543) © BNF 2.3- Stellaburg, l’observatoire de Tycho Brahe sur l’île d’Hven © BNF 2.4- Mouvement rétrograde de Mars © Centre•Sciences P02- Surveying the sky with precision In the 16th century, Danish astronomer Tycho Brahe brought the precision of observations to a new level by building large instruments: quadrants, sextants... In 1572, he was able to observe the apparition of a “new star” - a supernova – and later the great comet of 1577. He prove it was moving within the planetary system and that its trajectory was not circular. In 1543, Nicolaus Copenicus suggested a new mathematical model: with the heliocentric theory, planets, among which the Earth, revolve around the Sun. The Universe remains finite by the celestial sphere but the stars are pushed far away to explain their immobility despite the Earth revolution around the Sun. {755} Copernican revolution The heliocentric system animated with regular circular motion could not explain all the observed phenomena but offered a representation which enabled cosmology to emancipate from theology. Did Mars move backwards? At the end of the Middle-Ages, the measuring instruments like quadrants used angles and enabled astronomers to observe the sky and the motion of planets with great precision. Mars seemed to move backwards in its course: Mars and the Earth both revolve around the Sun, but because the Earth moves faster, it “catches up and even overtakes Mars”. This is called the retrograde motion. {615} Icono : 2.1- Tycho Brahe's great quadrant © BNF 2.2- Heliocentric Copernican System (1473 – 1543) © BNF 2.3- Stellaburg, Tycho Brahe's observatory on the island of Hven © BNF 2.4- Mars retrograde motion © Centre•Sciences P03- un nouveau regard sur le ciel Un nouveau regard sur le ciel Au 17e siècle, Galilée est le premier à scruter le ciel avec une lunette. Que voit-il de nouveau ? Beaucoup de nouvelles étoiles, des montagnes sur la Lune, les phases de Vénus, des satellites autour de Jupiter, des taches sur le Soleil, autant de remises en question des connaissances antérieures. La preuve est faite que la Terre n’est pas le centre de l’Univers et que le ciel est rempli de milliers d’autres étoiles à des distances très grandes et variables. Les travaux de Galilée sur la chute des corps et le principe d’inertie vont ouvrir le chemin de la mécanique newtonienne. {611} La loi des aires Kepler établit en 1609 des mesures d’une extraordinaire précision de Tycho Brahe que la trajectoire des planètes est une ellipse dont le Soleil occupe l’un des foyers, et que leur vitesse n’est pas constante : le rayon au Soleil balaye des aires égales en des temps égaux, c’est la loi des aires. En 1618, il énonce que le carré des périodes de révolution est proportionnel au cube du grand axe de l’orbite. De grands observatoires Jusqu’au 19e siècle, lunettes et instruments de mesure se développent en taille et en précision. Ils permettent de calculer les positions exactes des astres, d’améliorer la précision des mesures. Ainsi naissent les grands observatoires européens de Paris (1667) et de Greenwich (1675). {733} Icono : 3.1- En 1675, Olaf Rœmer donne une première mesure de la vitesse de la lumière © Observatoire de Paris-Meudon 3.2- Galilée observe les satellites de Jupiter © Centre•Sciences – Fac-similé de Samuel Roux 3.3- La loi des aires © Centre•Sciences 3.4- L’observatoire de Paris © Observatoire de Paris-Meudon P03- A new look at the sky In the 17th century, Galileo was the first to look at the sky through a spyglass. What new was he able to see? Numerous new stars, mountains on the Moon, the phases of Venus, Jupiter’s satellites, sunspots and each discovery questioned prior knowledge. Proof is given that the Earth is not the center of the Universe and that the sky is filled with thousands of extremely remote stars. Galileo’s work on gravity and inertia paved the way for Newtonian mechanics. {485} Area law In 1609, using Tycho Brahe’s extraordinarily precise measurements, Kepler established that planets follow an elliptical orbit with one focus at the Sun and that their speed is not constant: the line that connects the planet to the Sun sweeps out equal areas during equal amounts of time; it is the area law. In 1618, Kepler stated that the square of the orbital period of a planet is proportional to the cube of the semi-major axis of its orbit. Great observatories Until the 19th century, telescopes and measuring instruments increase in size and precision. They enable the calculation of the exact position of stars, improve the precision of measurements, and lead to the creation of the great European observatory of Paris in 1667 and Greenwich in 1675. {762} Icono: 3.1- In 1675, Olaf Roemer gives the first estimation of the speed of light © Paris-Meudon Observatory 3.2- Galileo observing Jupiter's satellites © Centre•Sciences – Facsimile of Samuel Roux 3.3- Area Law © Centre•Sciences 3.4- Paris observatory © Paris-Meudon Observatory P04- Comprendre la mécanique céleste Comprendre la mécanique céleste Avec Newton, la gravitation et la force centrifuge maintiennent les planètes en orbite. En 1666, il décompose la lumière blanche du Soleil en ses différentes couleurs et présente le télescope à miroirs qui évite la dispersion de lumière. Les télescopes géants succèdent aux lunettes. Équipés d’appareils photographiques, les télescopes permettent d’observer des objets célestes non visibles à l’œil nu, d’étudier leur composition et surtout leur évolution. Les grands observatoires deviennent des laboratoires de la recherche en physique. Les astronomes s’investissent dans la mise au point de très grands télescopes munis de miroirs avoisinant les dix mètres de diamètre. {702} La spectroscopie L’analyse du spectre solaire révèle la signature des éléments chimiques de notre étoile, tel l’hydrogène mais aussi l’hélium, alors inconnu sur Terre. La spectroscopie renseigne sur la composition d’une étoile et son évolution, la nature gazeuse des nébuleuses et le déplacement des astres ; elle ouvre ainsi sur l’astrophysique. De nouveaux objets Halley observe la trajectoire des comètes et note que les étoiles n’ont pas des positions fixes. Herschel découvre Uranus en 1781 et les premières étoiles doubles. Il montre que le Soleil se déplace dans l’espace, observe les nébuleuses et déduit de la répartition des étoiles, la forme de notre galaxie. {662} Icono : 4.1- Le télescope de 193 cm de l’Observatoire de Haute-Provence © Observatoire de Paris-Meudon 4.2- Spectre de la lumière solaire © Centre•Sciences – photo Olivier Morand 4.3- Principes optiques des télescopes © Centre•Sciences 4.4- Cliché des dentelles du Cygne © Observatoire de Paris-Meudon P04- Understanding celestial mechanics Newton established that gravitation and centrifugal force keep planets on their orbits. In 1666, he decomposed white light from the Sun into its different colours and presented a reflecting telescope which prevents the dispersion of light. Spyglasses were replaced by giant telescopes. Equipped with cameras, telescopes allow to observe celestial objects unseen by the naked eye but also to study their composition and evolution. The great observatories turned into physics research laboratories. Astronomers put a lot of effort into the development of giant telescopes with mirrors almost ten meters wide. {638} Spectroscopy The analysis of the solar spectrum revealed the chemical composition of our star such as hydrogen or helium. The latter was unknown on Earth. Spectroscopy provided information on the composition of a star and its evolution, the gaseous nature of nebulae and the motion of stars; leading to astrophysics. New objects Halley observed the trajectory of comets and found out that stars do not have fix positions. In 1781, Herschel discovered Uranus and the first binary stars. He proved that the Sun moves in space, observed nebulae and estimated the shape of our galaxy from the distribution of the stars. {612} Icono : 4.1- The 193 cm telescope of Observatoire de Haute-Provence © Paris-Meudon Observatory 4.2- Solar light spectrum © Centre•Sciences – photo Olivier Morand 4.3- Optical principles of telescopes © Centre•Sciences 4.4- Lacework Nebula in the constellation Cygnus© Paris-Meudon Observatory P05- nouvelles fenêtres sur l’univers |
