Dans les nuits claires, avec la nouvelle Lune, à l’oeil nu, on peut admirer jusqu’à 3000 étoiles. Les anciens, pour pouvoir s’orienter dans cette myriade de points lumineux, ont idéalement relié les étoiles à de lignes imaginaires, en formant des groupes et en créant des personnages de fantaisie, animaux et objets autour desquels ils ont créé des histoires, qui ont été transmises de génération en génération. Les zones du ciel identifiées par ces groupements d’étoiles sont appelées constellations. Elles nous aident, aujourd’hui encore, à comprendre le ciel nocturne, à trouver des objects intéressants, et a nous orienter dans l’éspace et les mouvements.
Les étoiles d’une constellation apparaissent proches, uniquement pour un effet prospectif. En réalité, elles peuvent être même très éloignées entre elles: elles sont des sources lumineuses dispersées dans l’éspace, et les étoiles qui composent une constellation ne sont jamais à la même distance de la Terre. Par exemple, dans la belle constellation d’Orion, imposante dans le ciel d’hiver, Betelgeuse est à 498 années lumière, Bellatrix à 252 années-lumière, et Rigel à 862 années-lumière.
Au cours de la nuit, les étoiles – et donc les constellations – semblent se déplacer dans le ciel d’est en ouest, en décrivant un mouvement circulaire autour de l’étoile polaire (une étoile qu’on peut observer à l’oeil nu, qui est à peu près sur la même ligne de l’axe de rotation d’une planète, en indiquant un des poles celestiels). C’est un mouvement apparent, dû au fait que la Terre fait une rotation complète autour d’elle même dans 24 heures, en nous montrant des vues toujours différentes du ciel. L’étoile polaire est celle qui montre le pole nord du ciel de la Terre, ou bien α Ursae Minoris, connue aussi comme Polaris. Puisque l’axe de rotation de la Terre suit une trajectoire circulaire (précession), sur la sphère celeste dans un espace de 26000 années – un phénomène appelé précession des equinoxes – au cours de l’histoire, plusieurs étoiles ont porté le titre d’étoile polaire, de Vega (l’étoile la plus brillante dans la constellation de la Lyre, la cinquième étoile la plus brillante du ciel nocturne, et la deuxième plus lumineuse de l’hémisphère boréal, après Arthur) jusqu’à Thuban (une étoile de la constellation du Dragon) en passant par Alrai (aussi connue comme γ Cephei, une étoile binaire située dans la constellation de Cepheus, à 45 années-lumiére de la Terre).
Le panorama céleste ne change pas seulement dans les heures nocturnes, il y a aussi une transformation beaucoup plus lente, dûe au changement des saisons. En un peu plus de 365 jours, la Terra fait un tour complet autour du Soleil, donc le coté sombre de notre planète est orienté dans des directions différentes aves le passage des jours. Heuresement, les étoiles mantiennent toujours la même position l’une par rapport à l’autre, de sorte que, en apprenant à reconnaître une constellation, nous la pouvons toujours identifier par le passage des jours, quand elle est visible dans le ciel nocturne.
L’ Union Astronomique Internationelle divise le ciel dans 88 constellations officielles avec des frontières bien precises, de façon que chaque point de la sphère céleste appartient à une seule constellation. Les fiches que nous avons preparées pour ce laboratoire reproduisent 8 constellations bien visibles dans le ciel d’hiver et d’été. Les détails de chaque constellations sont donnés dans chaque fiche.
Dans les fiches sont reportés, s’ils sont présents, les objets du Catalogue de Messier qui se trouvent dans la constellation. Le Catalogue de Messier a été le premier catalogue astronomique des objets célestes différents des étoiles. Il a été compilé par l’astronome français Charles Messier, et publié en 1774. Messier était un chasseur de comètes, comme beaucoup des astronomes de son temps. Il a compilé le catalogue pour pouvoir distinguer facilement une nouvelle comète – qui se présente au télescope comme un objet faible de nature nébuleuse – des autres objets similaires, mais fixés dans le ciel, qui ne sont pas du tout des comètes. La première édition du catalogue comprenait 45 objets, numérotés de M1 à M45. La liste finale est de 110 objets, numérotés de Ma à M110.
Le catalogue de Messier se compose d’objets plûtot brillants, dont certains sont même visibles à l’oeil nu; c’est pour cette raison qu’il est toujours très utilisé par les astronomes non-professionnels. Sur les cartes du ciel, un objet qui appartient au catalogue de Messier peut être réconnu par le préfixe M dévant son numéro. Les objets catalogués sont très hétérogènes; le seul lien entre eux est l’aspect diffus et relativement brillant. À cette description correspondent nébuleuses,amas stellaires très proches, et aussi grandes galaxies, placées à des distances énormes.
Note: Les chercheurs de l’INAF apportent ce laboratoire dans les classes et aux principaux festivals de la Science, avec le matériel nécessaire pour l’accomplir.
Dans cette page on donne les instructions, la liste des matériaux, et les fiches des constellations, pour tous ceux qui voulent accomplir le laboratoire en autonomie. Le laboratoire peut être fait aussi sans disposer d’une imprimante, simplement en portant sur un carton les positions (même indicatives) des étoiles dans la constellation qu’on veuit réproduire, et en utilisant notres fiches comme référence.
Materiel nécessaire:
- pile à bouton 3 volts
- bande de cuivre avec adhésif conducteur (largeur 6-8 mm; si on achète une bande avec un largeur de 12 mm, on peut le couper en deux pour le long)
- diodes led blanches de 3 mm
- punaise pour percer le carton
- une barrette
- ciseaux pour couper la bande de cuivre
- fiche de la constellation imprimée sur un carton (ou bien, un simple carton sur lequel on reproduit la constellation, comme indiqué dans la fiche). Si vous imprimez la fiche sur une feuille A4, ne faites pas d’édition de page lors de l’impression, parce que les petits points qui répesentent les ètoiles sur le devant doivent correspondre à ceux sur l’arrière, où on doit réaliser la piste).
Vous trouvez ci-dessous les fiches des constellations, ques nous avons préparées, par ordre croissant de difficulté:
- Lyre
- Cassiopée
- Couronne Boréale
- Grande Cuillère (partie de la Grande Ourse)
- Bouvier
- Aigle
- Orion
- Cygne
Comment construire le circuit
Les étoiles (c’est-à-dire les diodes led) de la constellation vont s’allumer en créant un circuit électrique à l’arrière du carton, en utilisant une bande de cuivre conducteur (veuillez noter que la bande doit avoir l’adhésif conducteur), led et une pile de 3 volts. En général, pour allumer une lumière, on nécessite de l’énergie. Dans ce cas, l’énergie est fournie par la batterie. Vous pouvez le vérifier vous-mêmes, en reliant le pied long du led au pole positif de la batterie, et le pied court au pole negatif. Si vous vous trompex et branchez le led à l’envers, il ne s’allume pas, parce que c’est comme si la porte pour faire passer la courante restait fermée.
Puisqu’il faut allumer plusieures étoiles, les leds doivent être reliés par un circuit electrique. La connexion peut être faite de deux façons: en série et en parallèle. Dans ce cas, nous les rélions en parallèle, parce que ce type de connexion présente l’avantage que, même si un led est cassé ou mal branché, les autres peuvent s’allumer tout de même.
Les étapes pour construire le circuit sont les suivantes:
- Faire deux trous à 2 mm de distance sur chaque étoile de la constellation (point blanc), en prenant soin de poser le carton sur un chiffon, pour éviter de percer le table (ou les doigts).
- Sur larrière du carton, attacher la bande de cuivre le long des pistes répresentées, en prenant soin de couper le ruban en deux si c’est trop long, (avant de l’éplucher), parce que, avec un ruban plus fine, il est plus facile de réaliser le circuit, et en outre on economise le ruban. Faites attention à superposer très bien les deux bandes aux changements de direction, en créant des “X” dans les intersections. Les deux pistes, + et -, ne doivent jamais se toucher, sinon on va en court-circuite et la batterie est à jeter.
- Insérer les tiges de led dans les deux trous et réliez-les, en les pliant, aux deux pistes du ruban conducteur, en veillant à ce que le pied long touche la piste positive, et le pied court touche la piste négative. Les pieds doivent être fixés avec un morceau de ruban (dans le point auquel le pied se superpose au ruban). Poser la pile sur la piste +, sur le symbole de la batterie (dans le coin). Pliez le carton le long de la ligne pointillée, et bloquer avec une barrette. En cette façon, le côté positif de la batterie est posé sur la piste positive, et le côté négatif est touché par la piste négative. Totutes les étoiles devraient être allumées.
- Si des étoiles ne s’allument pas: vérifier les branchements, en particulier, contrôler que le pied long du led soit relié à la piste positive.
- Si aucune étoile ne s’alume: vérifier qu’il n’y ait pas un court-circuit, ou bien que la pile n’est pas retournée
