Comment calcule-t-on la distance entre les planètes ?

[dylan13270]

Bonjour tout le monde

 

Voilà j'ai une question...Comment fait on pour calculer la distance entre les planètes, je sais par exemple que pour distance Terre-Lune, on fait un tire laser sur les miroirs qu'il a sur celle-ci et que l'on calcul le temps que met le laser pour revenir. Mais comment fait on pour calculer la distance Terre-Mars ou Terre-Jupiter ? Comment faisait-on lorsqu'il n'y avait pas encore de satellites autour de ces dernières ? Et comment fait-on aujourd'hui pour calculer la distance entre une planète découverte ou autres astres ?

 

En espérant que ma question ne vous pose pas trop de problèmes

['Bruno]

Bonsoir !

 

Je résume sans détailler :

 

1. L'observation permet de déterminer les paramètres des orbites des planètes, en particulier la distance au Soleil, mais seulement en fonction d'une distance de référence - on a choisi la distance Soleil-Terre. C'est ce qu'a fait Kepler il y a plus de 400 ans. De plus, les lois de la gravitation imposent certaines relations entre les distances, les périodes, etc. qui nous conduisent à connaître parfaitement les distances Soleil-planètes, mais toujours en fonction d'une de ces distances de référence, la distance Soleil-Terre, qu'on appelle l'unité astronomique.

 

Donc, au 18è siècle, tout le monde connaissait les distances des planètes (distances au Soleil ou distance à la Terre, ou à n'importe qu'elle autre planète), mais relativement à une distance de référence, l'unité astronomique (UA). Par exemple tout le monde savait que Jupiter tournait à 5,2 UA du Soleil. Mais personne ne savait ce que ça représentait exactement comme distance (tout ce qu'on savait, c'était que ça représentait 5,2 fois la distance Terre-Soleil). Il restait donc à trouver un moyen de connaître cette distance de référence dans l'absolu (par exemple en kilomètres) afin de connaître les "vraies" distances.

 

2. Pour mesurer l'unité astronomique dans l'absolu (dans l'ordre chronologique où ces mesures ont été faites) :

- Le passage de Vénus devant le Soleil permet d'observer une parallaxe (vue depuis le nord de la Terre, Vénus se projette là, mais vue depuis le sud elle se projette ici, et la distance entre les deux points de projection - que l'on mesure - dépend de la distance entre les deux observateurs - qui est connue - et la distance Terre-Vénus, qu'on peut ainsi déduire dans l'absolu. Comme on connaît la distance Terre-Vénus en UA, on en déduit la valeur de l'UA en km, et par contrecoup on en déduit toutes les distances de planète à planète (on les connaît déjà en UA, donc maintenant on les connaît en km).

- Certains astéroïdes passent très près de la Terre. L'observation et les lois de la gravitation permettent comme toujours de connaître leur distance en UA, de plus leur passage à proximité permet d'observer une parallaxe. Là encore, on déduit de cette parallaxe la vraie distance (par exemple en km), ce qui permet de connaître la valeur de l'UA en km, d'où toutes les distances de planètes entre elles.

- On envoie un puissant faisceau laser vers Mars ou vers Vénus (ou vers un astéroïde proche) et on observe son retour (enfin, le retour d'une infime partie de ce faisceau, le reste ayant été dilué dans tous les sens). Comme le faisceau se déplace à la vitesse de la lumière, le temps de retour nous donne la distance qu'il a parcouru. On divise par deux et on obtient la distance (absolue) de Mars (ou de Vénus) à la Terre. Comme on connaît par ailleurs cette distance en UA, on en déduit la valeur de l'UA (en km), d'où par contrecoup toutes les distances absolues des planètes entre elles.

 

L'unité astronomique est donc une sorte de pierre de Rosette de l'astronomie, et on comprend pourquoi, à la fin du 18è, de grosses expéditions ont été envoyées dans le Pacifique pour observer le passage de Vénus devant le Soleil siècle (James Cook à Tahiti notamment).

Modifié 26 janvier 2014 par 'Bruno

[jarnicoton]

Picard/Cassini/Richer 1672... Non ?

[syncopatte]

Chais pô...peut-être si?

[dylan13270]

Bonsoir !

 

Je résume sans détailler :

 

1. L'observation permet de déterminer les paramètres des orbites des planètes' date=' en particulier la distance au Soleil, mais seulement en fonction d'une distance de référence - on a choisi la distance Soleil-Terre. C'est ce qu'a fait Kepler il y a plus de 400 ans. De plus, les lois de la gravitation imposent certaines relations entre les distances, les périodes, etc. qui nous conduisent à connaître parfaitement les distances Soleil-planètes, mais toujours en fonction d'une de ces distances de référence, la distance Soleil-Terre, qu'on appelle l'unité astronomique.

 

Donc, au 18è siècle, tout le monde connaissait les distances des planètes (distances au Soleil ou distance à la Terre, ou à n'importe qu'elle autre planète), mais relativement à une distance de référence, l'unité astronomique (UA). Par exemple tout le monde savait que Jupiter tournait à 5,2 UA du Soleil. Mais personne ne savait ce que ça représentait exactement comme distance (tout ce qu'on savait, c'était que ça représentait 5,2 fois la distance Terre-Soleil). Il restait donc à trouver un moyen de connaître cette distance de référence dans l'absolu (par exemple en kilomètres) afin de connaître les "vraies" distances.

 

2. Pour mesurer l'unité astronomique dans l'absolu (dans l'ordre chronologique où ces mesures ont été faites) :

- Le passage de Vénus devant le Soleil permet d'observer une parallaxe (vue depuis le nord de la Terre, Vénus se projette là, mais vue depuis le sud elle se projette ici, et la distance entre les deux points de projection - que l'on mesure - dépend de la distance entre les deux observateurs - qui est connue - et la distance Terre-Vénus, qu'on peut ainsi déduire dans l'absolu. Comme on connaît la distance Terre-Vénus en UA, on en déduit la valeur de l'UA en km, et par contrecoup on en déduit toutes les distances de planète à planète (on les connaît déjà en UA, donc maintenant on les connaît en km).

- Certains astéroïdes passent très près de la Terre. L'observation et les lois de la gravitation permettent comme toujours de connaître leur distance en UA, de plus leur passage à proximité permet d'observer une parallaxe. Là encore, on déduit de cette parallaxe la vraie distance (par exemple en km), ce qui permet de connaître la valeur de l'UA en km, d'où toutes les distances de planètes entre elles.

- On envoie un puissant faisceau laser vers Mars ou vers Vénus (ou vers un astéroïde proche) et on observe son retour (enfin, le retour d'une infime partie de ce faisceau, le reste ayant été dilué dans tous les sens). Comme le faisceau se déplace à la vitesse de la lumière, le temps de retour nous donne la distance qu'il a parcouru. On divise par deux et on obtient la distance (absolue) de Mars (ou de Vénus) à la Terre. Comme on connaît par ailleurs cette distance en UA, on en déduit la valeur de l'UA (en km), d'où par contrecoup toutes les distances absolues des planètes entre elles.

 

L'unité astronomique est donc une sorte de pierre de Rosette de l'astronomie, et on comprend pourquoi, à la fin du 18è, de grosses expéditions ont été envoyées dans le Pacifique pour observer le passage de Vénus devant le Soleil siècle (James Cook à Tahiti notamment).[/quote']

 

Merci Bruno pour cette réponse !

[Jean-ClaudeP]

Pour mesurer l'unité astronomique dans l'absolu (dans l'ordre chronologique où ces mesures ont été faites) :

@Jarnicoton : La première mesure sérieuse est celle faite par Picard, Cassini et Richer en 1672. Ils utilisèrent la planète Mars au moment d'une de ces oppositions, époque où elle est proche de la terre. Ils trouvèrent environ 142 000 000 de km qui était pour l'époque un bon ordre de grandeur. La détermination de la distance terre-mars donna, comme l'a expliqué Bruno, toutes les autres dimensions du Système Solaire.

Source : Clea

[jarnicoton]

Précisément, il serait intéressant de savoir quand pour la première fois a été formellement exprimé le chiffrage des distances dans le système solaire, à partir des mesures de 1672. Il y a souvent de l'inertie dans la pensée, mais de là à penser qu'il fallut attendre sans nécessité l'observation des passages de Vénus le siècle suivant, ce serait singulier.

Sauf erreur de ma part, j'ai en plus de cela cherché vainement dans l'A.P. de Flammarion la mention des mesures du XVIIè siècle. Tout cela est bizarre.

[Fred_76]

Gallica est ton amie !

[jarnicoton]

Sauf qu'un forum de X membres est plus commode que faire X travaux de recherche individuels pour une question qui n'ôte pas non plus le sommeil.

['Bruno]

Le but était de répondre à la question de Dylan. J'ai indiqué quelques méthodes, mais bien sûr je n'ai pas été exhaustif. On n'est pas dans un congrès d'historiens des sciences... Cela dit, il me semble que le passage devant Vénus était un événement important, peut-être parce qu'on attendait une précision bien meilleure, je ne sais pas...

[Jean-ClaudeP]

Précisément, il serait intéressant de savoir quand pour la première fois a été formellement exprimé le chiffrage des distances dans le système solaire, à partir des mesures de 1672.

Interrogation intéressante dont la réponse me paraissait, à tort, évidente. Il y a là effectivement un travail de recherche à faire, d'autant plus, comme le suggère Fred_76, que de nombreux ouvrages d'astronomie anciens sont numérisés sur internet. (Gallica et The Internet Archive's Digital Books Collections

Je garde l'idée.

Modifié 28 janvier 2014 par Jean-ClaudeP

[bongibong]

Le but était de répondre à la question de Dylan. J'ai indiqué quelques méthodes' date=' mais bien sûr je n'ai pas été exhaustif. On n'est pas dans un congrès d'historiens des sciences... Cela dit, il me semble que le passage devant Vénus était un événement important, peut-être parce qu'on attendait une précision bien meilleure, je ne sais pas...[/quote']En fait la méthode est de mesurer une parallaxe entre 2 points situés sur terre (en l'occurrence à Cayenne et à Paris).

 

Il y avait une première méthode qui était de mesurer la parallaxe de Mars (par détermination de la période synodique de Mars, puis de là de sa période de révolution et de mesurer la position de Mars entre deux périodes, donc même position pour Mars mais position différente pour la terre). Mais mesurer des angles ce n'était pas très précis. (méthode de Cassini)

 

Il y a alors eu une deuxième méthode : le mesure du transit de Vénus devant le soleil en deux points différents du globe, la mesure du temps de transit permet de mesurer un angle, et mesurer un temps était plus précis qu'un angle. (méthode de Halley)

 

http://webastro.net/forum/showthread.php?t=113057

 

Et pour les méthodes modernes, c'est plutôt le mesure de l'écho radar qui a été utilisée.

['Bruno]

Oui, radar, pas laser, je ne sais pas pourquoi j'ai écrit laser... Je corrige.