EDE MPS Astro : victoire au forum PASS

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Victoire au forum PASS

Jeudi 13 juin dernier, dix élèves représentant le groupe d’astronomie du lycée, ont remporté le premier prix du jury lors du concours PASS au technopole de l’Arbois à Aix. Ils ont présenté leur projet intitulé « Eros : petite planète, grand intérêt ! » qui leur a été confié par Pascal DESCAMPS, astronome à l’Observatoire de Paris, et parrain du dispositif Astro au lycée. Le défi lancé aux élèves consistait à déterminer la distance Terre/Soleil en km, distance appelée Unité Astronomique (UA), en d’autres termes l’échelle du système solaire : en effet, les lois de la mécanique céleste, et en particulier la troisième loi de Kepler, établissent que les distances des objets en orbite autour du soleil entretiennent entre elles une relation de proportion, si bien que la connaissance d’une seule de ces distances suffit à toutes les déterminer.

La démarche proposée aux élèves par Pascal DESCAMPS pour calculer cette Unité astronomique, repose sur l’observation d’un astéroïde découvert en 1898 : Eros. Profitant de son passage au plus prêt de la Terre en début d’année, les élèves ont d’abord conduit deux missions d’observations : la première, au cours des nuits du 14 et 15 janvier, avec un télescope professionnel situé à Saint Michel l’Observatoire (au Centre d’Astronomie) et piloté à distance depuis le lycée (avec l’aide précieuse d’Olivier LABREVOIR, encadrant les élèves lors de ces observations), et la seconde au cours d’un séjour à l’OHP (Observatoire de Haute Provence), encadré par Jean STAJNIC (chargé de mission à la DESR) avec deux télescopes professionnels (le T80 et Iris).

Les élèves aux commandes de leur télescope : le C8

Compilation de 6 images prises dans la nuit du 15 janvier : on y voit la trajectoire de l'astéroïde

Extrait des données recueillies dans les images

L’ensemble des données collectées, près de 600 images capturées sur une durée totale de 9h d’observation, ont ensuite été doublement exploitées :
- Dans un premier temps, les élèves ont calculé, en UA, la distance Terre/Eros ; pour cela, aux cours d’ateliers réalisés en classe, ils ont conçu et validé une méthode de calcul (leur propre méthode !) en établissant, en particulier, une équation reliant la trigonométrie avec la troisième loi de Kepler et dont l’inconnue est la distance recherchée.
Ils ont ainsi déterminé que l’astéroïde se situait à une distance de 0,1946 UA de la Terre lors de son passage au 15 janvier.

- Dans un second temps, ils ont calculé la même distance en km ; pour y parvenir, ils ont employé la méthode dite de la parallaxe verticale (en élaborant leur propre formulaire !) qui repose sur une exploitation de leurs données combinées à celles fournies par le service des éphémérides (institut en partie piloté par Pascal DESCAMPS) ; ils ont ainsi obtenu qu’Eros était à une distance de 29 636 688 km.

 

Une simple règle de trois a permis enfin de répondre au défi :

1 UA = 29 636 688 : 0,1946 = 152 295 416 km

Pourquoi cette distance constitue-t-elle l’échelle du système solaire ? Les élèves ont répondu à cette question en montrant que la première étape de leur démarche est une méthode générale permettant de déterminer, en UA, la distance qui nous sépare de tout objet orbitant autour du soleil, pour peu de disposer de deux images de lui prises à deux instants différents. A titre d’exemple, ils ont en particulier déterminé, à partir de deux images de Jupiter, que celle-ci se situait à une distance de 4,17 UA de la Terre au 6 juin, c'est-à-dire à 4,17 x 152 295 416 km = 635 071 884 km.

Au cours de la présentation de l’ensemble du travail réalisé, le jury semble, en particulier, avoir été impressionné par la qualité de la démarche (et d’abord la formulation d’une problématique claire), le contenu scientifique en lien avec la recherche, et l’implication de TOUS les élèves. Bravo à eux !

Quelques images de cette journée :

Quelques images réalisées cette année :