Le blog de l'atelier d'astronomie du lycée Jean Moulin

Le voyage à Florence est reporté au jeudi 9 février 7h.

Le rendez-vous est fixé à 6h45 devant le lycée.

Retour le lundi 13 février 7h au lycée.

Cette année nous démarrons l'observation des taches solaires avec une optique un peu différente.

A partir des dessins originaux de Galilée, les élèves font leurs propres dessins.

Deux fois par semaine les lundi et les vendredi, une petite poignée d'élèves se relayent pour dessiner le soleil que nous observons au télescope. Le télescope est équipé d'un filtre solaire à l'entrée pour protéger l'obsevateur.

Même les élèves de terminale cette année ont observé le soleil en classe entière.

Notre démarche :

1. Les élèves commencent par reproduire sur un cercle la position des taches qu'ils voeint à l'oculaire. Chaque élève fait son cercle comme il l'entend. Jour après jour on collectionne les dessins, mais on voudrait pouvoir comparer les dessins, il faut donc garder un diamètre constant.
2. Pourtant même avec un diamètre contant, c'est difficile de placer les taches au bon endroit. Il faut donc passer à autre chose. Les élèves découvrent alors la projection optique : On enlève le filtre du télescope (dangereux !) et on projette l'image hyper-lumineuse du soleil sur une planche posée verticalement à coté du télescope sur laquelle on fixe la feuille de dessin. C'est beaucoup plus précis.
3. Un autre problème arrive. Dans l'oculaire, on voyait un soleil bien ronr et sur la plache-écran, le soleil est bien elliptique. Chacun réfléchis puis petit à petit on arrive à comprendre que la planche n'est pas bien placée. Il faut qu'elle soit rigoureusement perpendiculaire à l'axe optique de l'oculaire... Rigoureusement... Pas facile en pratique tout ça. Les élèves découvrent qu'ils devront développer leurs compétences pratiques. Du bricolage pour un cerveau qui fonctionne bien !
4. Bon, on se retrouve avec un soleil bien rond et des taches au bon endroit. Chaque élève vient 2 fois par semaine dessiner les taches devant le télescope... mais un gros problèma arrive à nouveau... heureusement , nous avions déja été prévenu ! Les cercles n'ont pas la même taille. Il faut donc choisir un cercle du même rayon ! Mais comment faire, il n'a pas de zoom ce télescope... Et si on bougeait le télescope en entier... encore pas facile tout ça...
5. Finalement, on parvient à réaliser une poignée de dessins qui ressemblent à s'y méprendre à ceux réalisés par Galilée il y a une poignée de sciècles...

Que remarque-t-on sur les dessins ?

Les taches semblent tourner autour du soleil... mais certaines disparaissent en cours de rotation... attention.

Se pose alors la question d'avoir assez de dessins exploitables...

Pour ne pas s'éterniser après avoir apris par nos erreurs, nous décidons d'aller chercher des images sur le site de SOHO. C'est un satellite qui observe le soleil depuis le point de Lagrange L1. Mais que peut bien être ce point de Lagrange ? Et pourquoi ce satelitte reste-t-il toujours en face du soleil sans bouger ? Les élèves découvriront ainsi le point de Lagrange L1. Ils calculeront sa position par rapport au soleil. Ils découvriront aussi qu'il existe d'autre points de Lagrange, mais le calcul de leur positions occupera les élèves lors de leurs études supérieures...

C'est avec ces images que nous repérons la rotation des taches.

Comment mesurer la vitesse de rotation d'une tache ?

Une petite dose de géométrie dans l'espace et dans le plan, nous permet d'accéder à cette nouvelle grandeur : la vitesse rotation ou vitesse angulaire.

Le premier travail consiste à travailler avec un papier calque sur l'écran.

Un problème se pose alors : Comment tracer un cercle de diamètre et de centre inconnus ? En plaçant 3 points sur le périmètre, nous trouvons le centre en utilisant les médiatrices des cordes.

Nous utilisons ensuite Régressi pour tracer la droite d'évolution de l'angle en fonction du temps. Première vitesse de rotation.

Mais il faut maintenant trouver une technique qui permette de faire les choses encore plus précisément car nous rencontrons des problèmes avec le tracé du crcle et le positionnement du calque sur l'écran.

Grace à l'article des Cahiers Clairauts, nous utilisons le logiciel Géogébra pour exploiter une nouvelle série d'images.

Nous pouvons alors calculer la vitesse de rotation pour une tache proche de l'équateur et une autre plus éloignée (plus proche du pôle).

Grande surprise : Ces deux taches ne tournent pas à la même vitesse ! Le soleil à une rotation différentielle. Nous trouverons l'explication ce de phénomène en apprenant l'existence de multiples cellules de convections (comme dans une casserole d'eau chaude).

Nous connaissons un peu mieux notre soleil. Il est temps à présent de s'intéresser à son mouvement !