L’étoile mystérieuse

L’étoile mystérieuse

Cette première page Sciences à la fenêtre vous proposait une belle découverte à réaliser en famille avec du matériel disponible chez vous (ou pas très loin) lors du 1er confinement au printemps 2020. On peut adapter cette activité pour une observation durant l’automne 2020 (le matin avant le lever du soleil) où l’été 2021 (le soir juste après le coucher du soleil).

En cette fin d’année 2020, vous pouvez également observer le rapprochement entre deux géants dans le ciel ici : une-tres-rare-conjonction-a-observer-entre-jupiter-et-saturne

Hergé, Les aventures de Tintin : L’étoile mystérieuse

Lorsqu’on observe le Soleil se coucher le soir, on peut repérer un gros point lumineux dans le ciel. Une heure après, la nuit est tombée et le point lumineux est toujours là, bien plus brillant que toutes les étoiles qui apparaissent autour.

Le ciel après le coucher du soleil

en ville :

Image Crédit & Copyright : Stan Honda – Le point lumineux est au centre et en haut de l’image.

à la campagne :

Image Crédit & Copyright : Babak Tafreshi – Le point lumineux est à droite et au milieu de l’image.

D’après vous, de quoi s’agit-il ?

A- D’un avion ?

B- D’un satellite ?

C- D’un OVNI (Objet Volant Non Identifié) ?

D- De l’étoile du berger ?

… réfléchissez … puis dépliez l’accordéon ci-dessous pour voir la solution et faire des expériences scientifiques !

On reconnaît les avions dans le ciel la nuit car ils se déplacent rapidement et leurs lumières clignotent. Les satellites ne clignotent pas, mais ceux que l’on peut voir dans le ciel se déplacent rapidement. Ce n’est donc ni un avion ni un satellite. Ce n’est pas non plus un OVNI car cette lumière est bien identifiée.

Il s’agit donc de l’étoile du berger.

Oui, mais est-ce vraiment une étoile ?

A l’échelle humaine (une vie), les étoiles sont fixes les unes par rapport aux autres. Aussi pour vérifier que l’étoile du berger est bien une étoile, nous allons fabriquer un instrument de mesure, inspiré du bâton de Jacob qui a été inventé au début du XIVème siècle. Cet instrument va nous permettre de mesurer les distances apparentes entre les astres dans le ciel, nous l’appellerons donc le mètre céleste !

Pour faire un mètre céleste, il faut :

  • deux feuilles de papier A4 ;
  • un crayon ;
  • un double ou triple décimètre, ou un mètre ;
  • un cahier pour noter les mesures.

Mode opératoire :

  • plier les feuilles de papier A4 en 4 dans le sens de la longueur, on obtient 2 rectangles de 29,5cm sur environ 5cm ;
  • emboîter les deux feuilles l’une dans l’autre de façon à ce qu’elles puissent coulisser dans le sens de la longueur, le mètre céleste est prêt à l’emploi ;
  • tenir les feuilles à bout de bras face à soi et viser deux étoiles dans le ciel (il faut cligner d’un œil ou le cacher à l’aide d’un foulard ;
  • faire coïncider les deux extrémités du mètre céleste avec la position apparente des étoiles ; si les deux étoiles sont trop rapprochées (la distance entre les deux est inférieure à la longueur d’une feuille) alors pointer l’extrémité d’une feuille sur l’étoile et faire une marque au crayon sur la feuille à l’emplacement de l’autre étoile (en tenant bien la feuille à bout de bras face à soi) ;
  • sans changer la longueur du mètre céleste, replier les bras et mesurer la longueur du mètre céleste correspondant à la distance apparente entre les 2 étoiles et reporter la mesure sur le cahier.

Tintin mesurant la distance apparente entre deux étoiles avec son mètre céleste.

Quelles étoiles allons-nous observer ?

Il faudra observer régulièrement (au moins une fois par semaine) la position de l’étoile du berger par rapport à deux autres étoiles. Je vous propose de choisir comme étoiles de référence Adébaran (étoile rouge dans la constellation du Taureau qui forme un Y) et Capella (étoile blanche plus haut dans le ciel dans la constellation du Cocher)

L’image ci-dessus correspond à un ciel de ville (pollution lumineuse). Cliquez sur l’image pour visualiser le même ciel en meilleure résolution.

Il faut donc remplir le tableau suivant dès que le temps le permet :

datedistance Aldébaran – Capelladistance Aldébaran – étoile mystérieusedistance Capella – étoile mystérieuse

On peut remarquer que normalement la distance Aldébaran – Capella devrait rester la même aux erreurs de mesures prêt.

Pour le 22 mars 2020, voici le tableau que j’ai rempli à l’aide de mon mètre céleste :

datedistance Aldébaran Capelladistance Aldébaran – étoile mystérieusedistance Capella – étoile mystérieuse
22 mars26,7cm22,2cm35cm

J’ai ensuite placé la position des 3 astres sur une feuille en utilisant une règle et un compas (remarque : j’ai divisé chaque mesure par 2 pour que le dessin soit contenu dans ma feuille).

Dessin indiquant la ​position d’Aldébaran (A), de Capella (C) et les arcs de cercle
tracés au compas qui m’ont permis de placer l’étoile mystérieuse (?) observée le 22 mars.

Par la suite nous remplacerons la notation ? représentant l’étoile mystérieuse par la date d’observation.

Si l’étoile mystérieuse reste à la même place par rapport aux autres étoiles, on pourra émettre l’hypothèse que c’est bien une étoile. Si elle se déplace par rapport aux étoiles, cela signifie qu’elle est bien plus proche et qu’elle se trouve dans notre système solaire. Dans ce cas  l’étoile mystérieuse ne serait pas une étoile car il n’y a qu’une étoile dans le système solaire, et c’est le Soleil !

Aussi n’hésitez pas : dès que le ciel est dégagé au coucher du Soleil, levez les yeux et observez l’étoile mystérieuse  !

Si la manipulation du mètre céleste vous parait trop compliquée, vous pouvez utiliser l’image ci-dessous pour y placer la position de l’étoile mystérieuse à chaque observation. Vous pouvez aussi la recopier sur un transparent (ou un protège cahier transparent rigide) et regarder le ciel à travers en faisant se superposer les étoiles pour placer l’étoile mystérieuse.

Alternative à l’utilisation du mètre céleste, une carte du ciel au-dessus de l’horizon (ligne horizontale) ouest (noté O). Les étoiles les plus brillantes (que l’on repère facilement à l’œil nu) sont nommées. L’étoile mystérieuse ne figure pas sur la carte. Il faut donc l’y rajouter à chaque observation.

Voici les premiers relevés que j’ai effectués à l’aide de mon mètre céleste :

datedistance Aldébaran Capelladistance Aldébaran – étoile mystérieusedistance Capella – étoile mystérieuse
22 mars26,7cm22,2cm35cm
24 mars26,2cm20,5cm32,8cm
27 mars25,8cm17,5cm31,2cm

et le tracé correspondant :

Position d’Aldébaran (A), Capella (C) et de l’étoile mystérieuse (?). La déplacement de cette dernière est évident, elle semble se rapprocher d’Aldébaran.

L’étoile mystérieuse se déplace assez rapidement par rapport aux autres étoiles, ce n’est donc pas une étoile mais est assez proche pour faire partie de notre système solaire : c’est la planète Vénus.

Vénus est plus rapprochée du Soleil que la Terre, on ne peut la voir facilement qu’après le coucher du Soleil ou avant son lever : c’est la première étoile à apparaître dans le ciel (le soir) ou la dernière à disparaître (le matin). C’est elle qui donne en quelque sorte le signal au berger de rentrer ou sortir son troupeau : c’est pourquoi on l’appelle l’étoile du berger.

Vénus va être visible dans le ciel jusqu’à la fin du moi de mai, ensuite elle sera trop proche du Soleil (en distance apparente) pour qu’on puisse la voir. D’ici là il y aura de bonnes raisons de l’observer (autres que le confinement!) :
  • du 3 au 7 avril : les spationautes de l’ISS (les confinés de l’espace) rendent visite à Vénus. La station spatiale internationale est à peine à 400km au dessus de nos têtes et fait le tour de la Terre en à peine plus de 1h30.
    Passage de l’ISS dans le ciel des Hautes-Pyrénées le 4 avril vers 21h50. Cliquer sur l’image pour choisir d’autres lieux ou d’autres dates.
  • Le 26 avril, se sera au tour de la Lune de donner rendez-vous à Vénus.
    Vue du ciel vers l’ouest le 26 avril 2020 vers 22h. Aldébaran est à peine visible au dessus de l’horizon. De notre satellite naturel, on ne verra d’un fin croissant éclairé par le Soleil, le reste du disque lunaire étant éclairé par la lumière solaire réfléchie par la Terre (lumière cendrée). Copie d’écran de Stellarium (logiciel téléchargeable à stellarium.org)
    Si on dispose d’un lunette astronomique ou d’un télescope ou de jumelles à fort grossissement, on peut observer que Vénus présente la même phase que la Lune. Pour en savoir plus : https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/astronomie-cest-meilleur-moment-observer-venus-79505/
  • Les 21 et 22 mai : conjonction (rapprochement apparent) de Mercure et Vénus, puis le 24 mai 2020 : conjonction Lune Mercure Vénus.
    Vue du ciel vers l’ouest juste après le coucher du Soleil. Mercure sera à peine visible. Copie d’écran de Stellarium.
    Mercure est la planète la plus proche du Soleil. Elle n’est donc visible que lorsque elle se trouve à angle droit de la Terre par rapport au Soleil (élongation maximale). Elle tourne rapidement autour du Soleil et sera visible encore quelque soirs. Vénus va se retrouver entre la Terre et le Soleil, elle se couchera en même temps que le Soleil et ne sera plus visible. Il faudra attendre qu’elle poursuivre sa rotation autour du Soleil (en 225 jours, elle tourne un peu plus vite que la Terre) pour qu’on puisse la revoir, dans le ciel du matin cette fois, mais pas avant mi-juin 2020.