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Posté par Michel le Lundi 21/05/2012 à 00:00
5-6 juin 2012 : passage de Vénus devant le Soleil
C'est la dernière occasion du siècle. Le 5-6 juin 2012, la planète Vénus passe devant le Soleil. Un phénomène rare et riche en informations sur l'atmosphère de «l'Étoile du berger». Les astronomes du monde entier se mobilisent pour l'observer depuis l'Asie (L'Asie est un des cinq continents ou une partie des supercontinents Eurasie ou Afro-Eurasie de la Terre. Il est le plus grand continent (8,6 % de la...), le Pacifique, l'Amérique... Parmi eux, les Français prévoient des observations inédites et se préparent à partir en expédition, dans le sillage d'illustres prédécesseurs tels que James Cook, Cassini (La mission Cassini-Huygens est une mission spatiale automatique réalisée en collaboration par le Jet Propulsion Laboratory (JPL), l'Agence spatiale européenne (ESA) et l'Agence...) de Thury au XVIIIe siècle ou Jules Janssen au XIXe. Neuf télescopes mobiles, cinq grands observatoires solaires et six satellites (Satellite peut faire référence à :) sont impliqués. Enjeu: préfigurer la quête des autres mondes, lointains et habitables. Aux origines de cette mobilisation, deux chercheurs de l'Observatoire de Paris (L'Observatoire de Paris est né du projet, en 1667, de créer un observatoire astronomique équipé de bons instruments permettant d'établir des cartes pour la navigation. Il vient en complément de...) et de l'Observatoire de la Côte d'Azur ont conçu spécialement un instrument original - le cythérographe.


Lever d’un croissant de Vénus sur le Soleil, lors du passage du 8 juin 2004.
(Sylvain et André Rondi)

L'opportunité est exceptionnelle. Les passages de Vénus devant le soleil n'ont lieu que par paires séparées de huit ans, à plus d'un siècle d'intervalle. Les dernières occurrences se sont produites: en 1761 et 1769, 1874 et 1882, puis le 8 juin 2004. À chaque fois, les équipes de l'Observatoire de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin parisien,...) et de l'Observatoire de Nice se sont trouvées étroitement associées aux campagnes internationales et aux expéditions maritimes mises en oeuvre. Les noms de James Cook (1728-1779), César-François Cassini de Thury (1714-1784), Guillaume Le Gentil (Guillaume Joseph Hyacinthe Jean-Baptiste Le Gentil de la Galaisière (Coutances, 12 septembre 1725 — 22 octobre 1792) était un astronome français.) de la Galaisière (1725 - 1792), Jules Janssen (1824-1907) ou Henri-Joseph Perrotin (1845-1904) les ont brillamment illustrées. En 2004 encore, le passage de Vénus devant notre étoile a donné lieu à une opération pédagogique sans précédent. Pilotée par l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical...) de mécanique céleste et de calculs des éphémérides de l'Observatoire de Paris, elle a permis de reproduire la mesure de la dimension (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur, ou bien son diamètre si...) du Système solaire et a rencontré un véritable succès populaire. Pour la première fois également, des informations originales sur l'atmosphère de Vénus ont été obtenues et ont donné lieu à une collaboration entre deux chercheurs de l'Observatoire de Paris et de l'Observatoire de la Côte d'Azur. Ceux-ci ont décidé de poursuivre l'aventure scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes...) en 2012.

Cette année en effet, Vénus s'apprête à glisser une nouvelle fois devant le disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une forme ronde et régulière,...) brillant du Soleil, mardi 6 juin de 0h10 à 6h50 heure (L’heure est une unité de mesure du temps. Le mot désigne aussi la grandeur elle-même, l'instant (l'« heure qu'il est »), y compris...) légale française. Par conséquent, en métropole, le spectacle sera réduit à la dernière heure du processus, au lever du Soleil. Les territoires et départements d'outremer dans l'océan Pacifique seront aux premières loges. La Nouvelle-Calédonie ainsi qu'en Polynésie, les îles de Tahiti (Tahiti est une île de la Polynésie française (collectivité d’outre-mer) située dans le sud de l’Océan Pacifique. Elle fait partie du groupe des îles du...) et des archipels Wallis-et-Futuna (Wallis-et-Futuna est une collectivité d'outre-mer française située dans l'hémisphère sud. Son chef-lieu est Mata-Utu.), Tuamotu ou des Marquises en profiteront pleinement. Attention toutefois à respecter scrupuleusement les précautions d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens...) du Soleil (voir en fin de texte).

Une expédition scientifique sur mesure


Le Soleil est observé tous les jours depuis plus de 100 ans à Meudon, principal site de l'Observatoire de Paris.
Le 8 juin 2004 était un jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport...) particulier.
(Bass2000 / Observatoire de Paris)

Pour cette occasion exceptionnelle, les scientifiques rejoindront les régions du Pacifique, de l'Asie ou d'Amérique. L'objectif est pour eux d'acquérir des données inédites, jusque-là considérées comme inaccessibles, sur la partie de l'atmosphère vénusienne qui s'étend au-dessus des nuages, à 70 kilomètres du sol. C'est un élément essentiel mais toujours mal connu de la climatologie de Vénus. Cette planète jumelle (On désigne par le terme jumelles un dispositif optique binoculaire grossissant destiné à l'observation d'objets à distance, constitué de...) de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse...), comparable en taille et en masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de gravitation...), a pour autant évolué très différemment: un effet de serre (L'effet de serre est un processus naturel qui, pour une absorption donnée d'énergie électromagnétique, provenant du Soleil (dans le cas des corps du système solaire) ou d'autres étoiles (dans le cas...) redoutable entraine des températures allant jusqu'à 465°C en surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec sa mesure, sa...), propres à fondre l'étain et le plomb (Le plomb est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Pb et de numéro atomique 82. Le mot et le symbole viennent du latin plumbum.). La jeunesse apparente de sa surface, la couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) même de ses nuages, demeurent inexpliquées.

Pour mener à bien cette mission, une panoplie d'instruments déployés sur Terre et dans l'espace permettra d'étudier simultanément l'atmosphère de Vénus, observée par transparence (Un matériau ou un objet est qualifié de transparent lorsqu'il se laisse traverser par la lumière. Cette notion dépend de la longueur d'onde de la lumière : ainsi, le verre est transparent dans...) sur le disque solaire. L'anneau lumineux intense, l'«auréole», qui entoure Vénus au début et à la fin du passage, sera étudié pour la première fois dans différentes longueurs d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de...).

En savoir plus sur les exoplanètes

Au-delà des informations capitales apportées par ces observations coordonnées, les chercheurs auront ici l'opportunité d'acquérir, avec l'atmosphère de Vénus, une référence qui leur servira à l'étude de celle des exoplanètes. En effet, en passant devant le Soleil, l'Etoile du berger (Un berger (une bergère) est une personne chargée de guider et de prendre soin des troupeaux de moutons (quand il n'y a pas de complément de nom, il s'agit toujours de...) simule une planète extrasolaire de taille terrestre, en transit devant son étoile. Les satellites CoRoT du Cnes et Kepler de la Nasa (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son...) ainsi que les télescopes au sol dont ceux de l'ESO ont déjà détecté plus de 750 de ces exoplanètes (1), tournant autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres Erythrotriorchis, Kaupifalco,...) d'étoiles proches de la nôtre. Mais connaître la distance de la planète à son étoile n'est pas une donnée suffisante pour déterminer si la vie (La vie est le nom donné :) y est possible. Caractériser les atmosphères permet de franchir une autre étape dans la connaissance de ces nouveaux mondes.

Et c'est bien cette étape-là que s'attache à préparer la collaboration mise en place par Thomas Widemann de l'Observatoire de Paris et Paolo Tanga de l'Observatoire de la Côte d'Azur.

Neuf cythérographes

Dans ce but, les deux scientifiques ont mis au point (Graphie) un modèle original de lunettes astronomiques, baptisé cythérographes, du nom de Cythère, l'île grecque sanctuaire (En anthropologie religieuse un sanctuaire (de sanctus, « sacré») est généralement un lieu ou édifice rendu ou devenu...) d'Aphrodite en mer (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.) Égée, entre Péloponnèse et Crète. D'un diamètre de 9 centimètres, elles sont produites en neuf exemplaires, pour un coût de 1 400 € l'unité. L'Observatoire de Paris, l'Observatoire de la Côte d'Azur, le CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).), l'Agence spatiale (Une agence spatiale est un organisme d'État ayant pour but d'étudier l'Espace et de développer et gérer des programmes spatiaux) européenne - ESA et l'université Paris Diderot ont contribué à leur financement.

Les instruments sont conçus sur le principe du coronographe, mis au point par Bernard Lyot en 1930, afin de masquer la lumière éblouissante du Soleil. Ils sont adaptés à la dimension (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur, ou bien son diamètre si c'est une...) de Vénus et à l'auréole qui se forme à l'approche du passage. Afin de prendre en compte l'effet des brumes de l'atmosphère de Vénus tel que l'a révélé la mission Venus Express (Venus Express est une sonde spatiale de l'Agence spatiale européenne (ESA) ayant pour objectif d'étudier la planète Vénus. C'est la première mission d'exploration de l'ESA en direction de...) de l'Agence spatiale européenne - ESA, chaque instrument fonctionnera dans un intervalle spectral différent. Les cythérographes, fabriqués et assemblés à l'Observatoire de la Côte d'Azur, seront mis en station dans des régions bien choisies (Svalbard en Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme l’extrémité...), Extrême-Orient, Asie centrale, côte ouest (L’ouest est un point cardinal, opposé à l'est. C'est la direction vers laquelle se couche le Soleil à l'équinoxe, le couchant (ou ponant).) des États-Unis et Australie) par des équipes expérimentées, chaque station fonctionnant de manière autonome.

L'expédition scientifique

Equipés de cythérographes, les participants à l'expédition Venus Twilight Experiment («expérience du crépuscule sur Vénus»), iront se baser à:
l'observatoire solaire d'Haleakala, Maui (Maui est la deuxième plus grande île de l'archipel d'Hawaï, avec une superficie de 1 883 km2. Elle fait partie de l'État d'Hawaï, aux États-Unis, et forme le comté de Maui...), Hawaii
l'observatoire Pirka à Nayoro, île d'Hokkaido, Japon
le lieu-dit Moondara près de Mount-Isa, Nouvelles-Galles du Sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.), Australie (L’Australie (officiellement Commonwealth d’Australie) est un pays de l’hémisphère Sud dont la superficie couvre la plus grande partie...)
l'Observatoire astronomique (Un observatoire astronomique est un lieu destiné à l'observation astronomique. Les laboratoires modernes sont largement dotés d'instruments scientifiques; d'abord mécaniques (quadrant, astrolabe, etc.)...) Tien Shan, Almaty, Kazakhstan
l'Observatoire solaire d'Udaipur, Rajasthan, Inde
une station mobile à Longyearbyen, île de Svalbard (Le Svalbard est un archipel de la Norvège situé à la limite de l'océan Arctique et de l'océan Atlantique, entre le Groenland à l'ouest, l'archipel...), Norvège, océan Arctique (L’Arctique est la région entourant le pôle nord de la Terre, à l’intérieur et aux abords du cercle polaire. Elle se situe...)
l'Observatoire Lowell, Flagstaff, Arizona
une station mobile à Nuku Hiva, îles Marquises
l'Observatoire Khurel Togout, Oulan-Bator, Mongolie, avec un autre type de lunette

Parallèlement, des études utilisant de grands télescopes existants seront menées depuis les sites des observatoires professionnels de Sacramento (La ville de Sacramento est la capitale de l’État de Californie, aux États-Unis. Elle fut fondée en décembre 1848 par John Sutter. Sacramento s’est développée à partir de la...) Peak (Nouveau-Mexique), Kitt Peak (Arizona), Haleakala (Hawaii), Udaipur (Inde) et Yunnan (Chine). Parmi les techniques de pointe utilisées, la spectro-imagerie de Fabry-Pérot et l'optique adaptative (L'optique adaptative est une technique qui permet de corriger en temps réel les déformations évolutives et non-prédictives d'un front d'onde grâce à un miroir déformable.) permettront de percevoir des détails de 20 kilomètres dans l'atmosphère de Vénus.

Le dispositif sera complété par les données de cinq satellites en orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) autour de la Terre et de Vénus: Venus Express (Express est un langage informatique servant à spécificier formellement des données. Il a fait l'objet d'une normalisation (ISO 10303-11).) (ESA), le télescope euro-américain Hubble (Le télescope spatial Hubble (en anglais, Hubble Space Telescope ou HST) est un télescope en orbite à environ 600 kilomètres d'altitude, il effectue un tour complet de...) (ESA/NASA), Hinode (Solar B) de l'Agence spatiale japonaise (JAXA), Picard du Cnes et Solar Dynamics Observatory SDO de la Nasa. Enfin, même la sonde (Une sonde spatiale est un vaisseau non habité envoyé par l'Homme pour explorer de plus près des objets du système solaire et, pour certaines, l'espace qui est...) euro-américaine Cassini en orbite autour de Saturne sera mise à contribution. Car, coïncidence des éphémérides, un passage de Vénus devant le Soleil sera également visible... depuis Saturne en décembre 2012.

Nouvelles visées scientifiques

Cette épopée permettra de tester les futures techniques d'analyse de la structure, de la composition et de la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) de l'atmosphère d'un tel astre de dimensions comparables à celles de la Terre. Les recherches sur les exoplanètes aboutiront dans un proche futur à la mise en évidence de planètes de taille comparable à celle de Vénus ou de la Terre dans leur zone habitable (En astronomie, une zone habitable (ZH) est une région de l'espace où les conditions sont favorables à l'apparition de la vie. Il y a deux types de régions qui peuvent être conjointement...). Or, ces deux corps sont des planètes soeurs, presque semblables mais ayant évolué différemment. Si Vénus était une exoplanète en transit, que verrions-nous de ses caractéristiques physiques? De sa composition chimique? Quelles mesures seraient sujettes à interprétation? L'objectif est de découvrir la signature spectrale de l'atmosphère de Vénus, et tester la limite de détection de ses constituants atmosphériques qui nous sont déjà connus.

Ces travaux prépareront la mission Exoplanet Characterization Observatory Echo, proposée à l'ESA pour un lancement en 2024. La fusée Soyouz (Soyouz (du russe Союз, Union) désigne une famille de vaisseaux spatiaux habités soviétiques , puis russes après l'éclatement de l'URSS, conçue au...) décollera de Guyane et emportera le télescope de 1,26 mètre de diamètre. Le but visé sera de sonder la physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens...) et la chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des espaces d'investigations communs ou...) des atmosphères d'un échantillon significatif et représentatif d'une centaine d'exoplanètes qui incluront: jupiters chauds, neptunes glacées et super-terres tempérées.

En attendant, les prochains passages de Vénus devant le Soleil se produiront les 11 décembre 2117 et 8 décembre 2125.

Attention les yeux!

Rappelons à tous - en particulier aux enfants - qu'il ne faut jamais regarder le Soleil ni à l'oeil nu, ni à travers une paire (On dit qu'un ensemble E est une paire lorsqu'il est formé de deux éléments distincts a et b, et il s'écrit alors :) de jumelles, une lunette ou un télescope. Les lésions sur la rétine sont irrémédiables et instantanées. Il est incontournable d'utiliser des lunettes «à éclipse» récentes, de qualité et certifiées CE.

Collaboration

Les chercheurs français impliqués dans l'expédition pour l'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir...) du passage de Vénus le 5-6 juin 2012 appartiennent:
au département LESIA (2) et à l'IMCCE (3) de l'Observatoire de Paris(Thomas Widemann, François Colas, Frédéric Vachier, Jérôme Berthier, Pedro Machado, Sylvain Bouley, Lucie Maquet, Vincent Coudé du Foresto)
au laboratoire Lagrange (4) de l'Observatoire de la Côte d'Azur(Paolo Tanga)
au Télescope Canada-France-Hawaii CFHT (Christian Veillet)


Notes:

(1) Voir le site http://exoplanet.eu/. Mis à jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les...) régulièrement, il répertorie toutes les exoplanètes connues et confirmées.

(2) Le Laboratoire d’Études Spatiales et d’Instrumentation (Le mot instrumentation est employé dans plusieurs domaines :) en Astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la physique et l'étude des propriétés des objets de l'univers (étoiles,...) LESIA est un département de l’Observatoire de Paris. Il est associé au CNRS, à l’Université Pierre et Marie Curie (Maria Sk?odowska-Curie (née à Varsovie le 7 novembre 1867 et décédée à Sancellemoz le 4 juillet 1934), connue en France sous le nom de Marie Curie, est une...) et à l’Université Paris Diderot.

(3) L’Institut de Mécanique Céleste et de Calcul des Éphémérides IMCCE est un institut de l’Observatoire de Paris. Il est associé au CNRS, à l’Université Pierre et Marie Curie et à l’Université Lille 1.

(4) Le laboratoire Lagrange est une unité mixte de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique...) de l’Observatoire de la Côte d’Azur dont les tutelles sont: l’Université de Nice Sophia Antipolis (Sophia Antipolis est une technopole située dans une pinède de 2 400 hectares sur les communes d'Antibes, Biot, Vallauris, Valbonne Sophia Antipolis et Mougins, entre Nice et Cannes, dans le...), le CNRS et l’OCA.


Référence:

Sunlight refraction in the mesosphere of Venus during the transit on June 8th 2004, paru en mars 2012 dans la revue Icarus.


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