Wikipédia:Projets pédagogiques/Cégep de Chicoutimi/calendrierH2014

La démarche scientifique doit garder un équilibre entre l'approche théorique et expérimentale.

Contenu 2014 du cours d'astrophysique du Cégep de Chicoutimi.

Raccourci [+]

WP:Cchic/c

Semaine 1 : Terra incognita

« Terra incognita »

« Notre univers a une histoire. Telle est sans doute la plus grande découverte de notre siècle. »

— Hubert Reeves

Cours I

Approche scientifique vs. autres approches (balance + tracer l'arbre de la connaissance à partir des mesures et observations)

« L’une, fondée sur l’observation, remonte des faits aux causes qu’ils impliquent ; l’autre, partant d’hypothèses logiques, descend des causes supposées aux faits qui s’en déduisent et doivent s’y plier : d’où, au lieu d’un système de connaissances réelles, un système fantastique d’abstractions. »

— Félicité Robert de Lamennais, La Divine Comédie : Introduction

L'arbre de la connaissance est très touffu. Pour chaque réponse, on trouve 10 questions. Établissons les frontières.

Pyramide de la complexité :
- En haut et en bas ? terra incognita
- Domaines de la physique, de la chimie et de la biologie
- Biosphère
Sciences humaines : anthropocentrées.
Frontière spatiale
- Mètre cube, ruban mesurer
- Google Earth, http://vimeo.com/54269169
- http://workshop.chromeexperiments.com/stars/)
- Chemin inverse aussi : http://htwins.net/scale2/^{[note 1]}
- en bas de 10^-34 et en haut de 10²⁶ mètres ? terra incognita

Cours II

Frontière temporelle
- Rythmes cosmiques
- en bas de 10^-44 et en haut de 10¹⁷ secondes ? terra incognita
- Calendrier de Sagan

Informatique

« Nous sommes les 1 %. »

Cours III & IV

Classer par ordre croissant de crédibilité les 10 livres présentés en classe.
Répondre au questionnaire sur la recherche d'informations
Icons of the Web

Outils

Astronomy Picture of the Day (APOD)
- En français : http://www.cidehom.com/apod
Google
- Ngram Viewer
Wolfram|Alpha
(en) [vidéo] « Journey through the universe beyond the speed of light [HD] », sur YouTube

Devoirs

Premier devoir
Début des #actualités astronomiques
Situer un événement significatif de l'histoire de l'Univers dans le calendrier de Sagan.
Positionnez l'humanité (ou vous) par rapport à une autre unité de mesure que celles présentées précédemment. Exemples :
- Énergie : la virgule.
- Masse : http://www.gizmocrazed.com/2011/12/the-earth-at-7-billion-people-infographic/
- Dimensions :
- Niveau de vie : http://slaveryfootprint.org/
Envoyez par messagerie interne le plus beau time-lapse que vous connaissez. Exemples :
- The Mountain
- (en) [vidéo] « Arrow Of Time - Milky Way Time Lapse Collection », sur YouTube
- (en) [vidéo] Joshua Tree Nights sur Vimeo

Semaine 2 : À l’œil

Cours VI & VII

Coordonnées horizontales et coordonnées équatoriales
Cherche-étoiles
- http://www.cherche-etoiles.ca/imprimez.html
Stellarium
- Déplacement d'Est en Ouest
- Longitude = mêmes étoiles, latitude $\neq$ mêmes étoiles
- Circumpolaire (filé d'étoiles)
- Constellations
- Écliptique
- Zodiaque
Lune
- Phases de la Lune
- Libration lunaire
Éclipses

Cours X

Observations bizarres :
- Voie lactée
- Nébuleuses
- Comètes
- Étoiles filantes
- Le Soleil, la Lune et les Astres errants n'ont pas le même mouvement que les autres astres. Les astres errants ont des préférences zodiacales et sont sujet à des mouvements rétrogrades.
- La hauteur de l'écliptique dans le ciel varie selon une oscillation harmonique (saisons).
Précession des équinoxes

Informatique

Cours VIII & IX

Devoirs

Deuxième devoir
Exercice cherche-étoiles

Semaine 3 : Systèmes du monde

« À quoi eût-il servi de faire déchoir Galilée du rang élevé qu’il occupait dans l’opinion du monde ? Il suffisait aux projets de ses juges de lui fermer la bouche.
On crut y avoir réussi, mais on avait compté sans le besoin impérieux de propager la vérité, qui est l’essence même du génie scientifique. »

— Alfred Mézières, Le Procès de Galilée

« Il n’y a rien, disait le cardinal de Retz, qui soit si sujet à l’illusion que la piété ; toutes sortes d’erreurs se glissent et se cachent sous son voile. » La conduite de l’Église, au sujet de Copernic, n’a pas démenti ce jugement.

Le tribunal de l’Index fut assez téméraire pour condamner formellement la croyance au mouvement de la terre ; le livre des Révolutions fut interdit, donec corrigatur ; ce sont les termes de la sentence. Les diverses parties de l’ouvrage sont cependant tellement liées, qu’elles forment un tout indissoluble. Kepler a remarqué qu’il eût mieux valu dire : donec explicetur. Il eut mieux valu ne rien dire du tout, car la vérité est toute-puissante et invincible ; et si l’on peut, en la comprimant, retarder quelque temps son triomphe, c’est pour en accroître l’éclat. »

— Joseph Bertrand, Les Fondateurs de l’astronomie moderne (1865)

Cours XI & XII

Systèmes du monde
- Géocentrisme
  - Aristote, partisan des 4 éléments.
  - Claude Ptolémée, partisan de la rationalisation.
  - Bible : L'humanité est la création parfaite de Dieu située au centre du monde. D'ailleurs, Josué a arrêté le Soleil.
  - ex cathedra, infaillibilité pontificale.
- Héliocentrisme
  - Nicolas Copernic. « Des révolutions des orbes célestes » (1543), mis à l'Index Librorum Prohibitorum de 1616 à 1835.
  - Galilée,
    - Procès de Galilée
    - Giovanni Francesco Sagredo
  - Isaac Newton : Loi universelle de la gravitation
    - Pourquoi le Système solaire est plat ? (en) [vidéo] « Why is the Solar System Flat? », sur YouTube

Informatique

« Notre hypothèse est que le dispositif du libre éclaire, dans le dédale du rêve et des utopies, des sentiers menant ailleurs que dans le dogme ou l'indifférence. Quel est cet ailleurs ? »

— Jacques Daignault, Conférence du 22 octobre sur les logiciels libres^[1]

Cours XIII & XIV

Projets frères
- Wikisource
- http://classiques.uqac.ca

Devoirs

Récupérez le fichier Des révolutions des Orbes Célestes sur LÉA et mettre en page le chapitre qui vous a été assigné. Une fois ceci fait, envoyez votre travail par MIO à votre professeur.
Troisième devoir

Pour en savoir plus

Joseph Bertrand. « Les Fondateurs de l’astronomie moderne » (Copernic, Tycho Brahe, Kepler, Galilée et Newton)
Agora (2009)
Sur la négation des faits ou le mensonge volontaire :
- Distant Origin (en) (refus par les autorités de considérer qu'ils descendent d'une certaine espèce. Clin d’œil à une certaine attitude créationniste consistant à dénigrer les singes afin de discréditer nos ancêtres communs.)
- Rorschach (comics) (son refus de mentir concernant le cas du Dr. Manhattan dans Les Gardiens lui réserve une fin malheureuse)

Semaine 4 : Télescopes

Taille angulaire d'objets célestes (http://xkcd.com/1276/)
L’œil est limité par 3 facteurs :
- Pouvoir de captation (pupille de ~5 mm de diamètre)
- Temps d'exposition (1/20^e de seconde)
- Sensibilité (~1 %)

Premier facteur

Lunettes astronomiques et télescopes
Pouvoir de résolution
- Critère de Rayleigh : $\theta \simeq 1,22\lambda /D$ . Dans le spectre visible, cela donne (en seconde d'arc) $\theta \simeq {\frac {0,15}{D(m)}}$

Ce que nous ont permis les télescopes

Unité astronomique
Parallaxe annuelle
- Parsec
Année-lumière
- Démonstration light pulse sur Universe Sandbox
Découverte de nébuleuses
Catalogues astronomiques
- Catalogue Messier (http://messier.obspm.fr/Messier_f.html)
- General Catalogue et New General Catalogue (http://spider.seds.org/ngc/ngc_fr.html)

Famille Herschel

William

Caroline

John

Informatique

Actualité astronomique
- SMSS J031300.36-670839.3
- http://ici.radio-canada.ca/nouvelles/science/2014/02/06/002-mars-impact-recent.shtml
Liste de suivi : Projet:Astronomie/Articles récents + popups
4 tildes (~~~~)
Wiktionnaire
- agnotologie
Canulars
Références

Devoirs

Quatrième devoir

Pour en savoir plus

Profondeur du ciel
Complément 2.1 : Distance Terre-Lune : La méthode d'Hipparque.
- Quand n'y aura-t-il plus d'éclipse totales :

$\theta =2\arctan {\frac {R}{D}}$
où R = rayon lunaire ≈ 1737,1 km, D = distance lunaire ≈ 384 399 km.
Ainsi, $\omega ={\frac {{\mathrm {d} }\theta }{{\mathrm {d} }t}}={\frac {-2R}{(D^{2}+R^{2})}}\cdot v$ ,
où v ≈ 4 cm/an.
Facteur de conversion pour milliarcseconde/siècle :
${\frac {180}{pi*3600*1000*100}}$

Semaine 5 : Anni mirabiles

« Des nains sur des épaules de géants »

http://xkcd.lapin.org/index.php?number=435
Changements de paradigmes
- La structure des révolutions scientifiques
Nature cumulative de la science
- Principe de correspondance

Anni mirabiles

1666 : Isaac Newton
- Calcul infinitésimal
- Origine des orbites du Système solaire = force en 1 / r² (Robert Hooke)
- Philosophiae Naturalis Principia Mathematica

« Il serait à désirer que les autres Phénomènes que nous présente la nature, pussent se dériver aussi heureusement des principes mécaniques : car plusieurs raisons me portent à soupçonner qu’ils dépendent tous de quelques forces dont les causes sont inconnues, et par lesquelles les particules des corps sont poussées les unes vers les autres, et s’unissent en figures régulières ou sont repoussées et se fuient mutuellement ; et c’est l’ignorance où l’on a été jusqu’ici de ces forces, qui a empêché les Philosophes de tenter l’explication de la nature avec succès. J’espère que les principes que j’ai posés dans cet Ouvrage pourront être de quelque utilité à cette manière de philosopher, ou à quelque autre plus véritable, si je n’ai pas touché au but. »

— Isaac Newton, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica^[2]

- Gravity Wells
- http://angry-birds-space.softonic.fr/
- Comète de Halley
- Découverte de Neptune
- Point de Lagrange et lobe de Roche
- Force de marée :
  Considérant d = distance entre les deux masses, R = distance entre l'une des masses et un point quelconque, ΔF = force de marée, nous avons :
  $\triangle F={\frac {Gm_{1}m_{2}}{d^{2}}}-{\frac {Gm_{1}m_{2}}{(d+R)^{2}}}=Gm_{1}m_{2}\left[{\frac {(d+R)^{2}-d^{2}}{d^{2}(d+R)^{2}}}\right]=Gm_{1}m_{2}\left[{\frac {2dR+R^{2}}{d^{2}(d+R)^{2}}}\right]$ $\triangle F={\frac {Gm_{1}m_{2}}{d^{2}}}-{\frac {Gm_{1}m_{2}}{(d+R)^{2}}}=Gm_{1}m_{2}\left[{\frac {(d+R)^{2}-d^{2}}{d^{2}(d+R)^{2}}}\right]=Gm_{1}m_{2}\left[{\frac {2dR+R^{2}}{d^{2}(d+R)^{2}}}\right]$ ,
  ce qui donne, avec R << d :
  $\triangle F={\frac {2Gm_{1}m_{2}R}{d^{3}}}$ $\triangle F={\frac {2Gm_{1}m_{2}R}{d^{3}}}$
  - Limite de Roche et rayon de marée
- Selon Newton, espace et temps = absolus.
1916 : Albert Einstein
- Histoire de la relativité générale

Cours XXV

Informatique

Actualité astronomique :
- en:Espace : le véhicule lunaire chinois revient à la vie

Annus mirabilis papers (en)

Relativité restreinte et générale :
- De l'électrodynamique des corps en mouvement
- De l'électrodynamique des corps en mouvement d'Albert Einstein sur le site des Classiques des sciences sociales
E = mc²
- Does the Inertia of a Body Depend Upon Its Energy Content?, domaine public.
- (en) [vidéo] « E=mc² is Incomplete », sur YouTube
Effet photoélectrique :
- s:en:On a Heuristic Point of View about the Creation and Conversion of Light
La plupart des sources sont en anglais. Dans le doute, en faire moins et être prudent.
- Exemple : Étoile de fer

Devoirs

Cinquième devoir
- Exemples : NGC 6397, NGC 5101 (http://www.cidehom.com/apod.php?_date=140208)
Halo de 22°
Sur un point de vue heuristique concernant la production et la transformation de la lumière, faire un paragraphe d'ici le retour de la mi-session.

Pour en savoir plus

Lucien Fabre. Une nouvelle figure du monde. Les Théories d’Einstein

Semaine 6 : Lumière

Nature de la lumière

1666 : Newton : Lumière = particule
- Prisme
1801 : Thomas Young : Lumière = onde
- Fentes de Young
1814 : Joseph von Fraunhofer
- Spectroscope : il y a des trous

Raies de Fraunhofer.

- Raies de Fraunhofer
1842 : Effet Doppler
- http://physique.cmaisonneuve.qc.ca/dossierLPV/Doppler2.htm
Années 1860 : James Clerk Maxwell établit les bases du spectre électromagnétique

1868 : Découverte de l'hélium
1893 : corps noir
- http://www.mi.infm.it/manini/dida/BlackBody.html
1905 : Einstein = lumière = onde-particule
- On a Heuristic Point of View about the Creation and Conversion of Light
- Effet photoélectrique

Enregistrer la lumière

Temps d'exposition
Sensibilité
- Efficacité quantique
Photographie
- 1845 : daguerréotype du Soleil
- 1885 : Pellicule photographique
- 1969 : CCD
- Superconducting camera (en)
- High-speed camera (en)
Résolution du capteur
- Nombre de pixels
Photomosaïque
- http://www.gigapan.com/gigapans/155294

Informatique

Actualité
- n:Espace : le ravitaillement de la Station spatiale internationale par Cygnus est réussi
Aide:Modèle
Références
- Vérifier correctement

Devoirs

Activité synthèse de programme

Semaine 7 : Mi-session

Choix du sujet de l'ASP
Traduction d'un paragraphe de l'article d'Einstein sur Wikisource.

Semaine 8 : Stellaire

Nombre de neutrons en fonction du nombre de protons.

Énergie de liaison par nucléon.

Répartition des populations stellaires dans la Voie lactée.

Diagramme H-R (http://www.astrosurf.com/luxorion/Images/diagramme-hr.jpg)
- Type spectral
- Classe de luminosité

Informatique

Actualité astronomique :
- n:Espace : 715 nouvelles planètes extrasolaires
- RX J1131
Correction des devoirs 4 et 5.
- Créer les liens rouges,
- Compléter les références.
Wikipédia:Sources primaires, secondaires et tertiaires
Wikipédia:Atelier graphique

Semaine 9 : Interstellaire

Évolution stellaire
- Naissance des étoiles :
  - Disque protoplanétaire, http://irfu.cea.fr/Sap/Phocea/Video/index.php?id=118
- Séquence principale
  - Limite d'Eddington

Parcours évolutifs de différents types d'étoiles. Les parcours débutent sur la séquence principale et se terminent lorsqu'il n'y a plus de fusion nucléaire.
Le parcours du Soleil est présenté en jaune.