Activité didactique conçue par Deimer Antonio Alvarez Garay, Alex Ciabattoni, Camilla Giusti et Elena Tomasetti pendant le cours de doctorat “Designing innovative public engagement activities” près de l’Université de Bologna en 2023.
Le fait que nous reconnaissons des figures familières dans les constellations est lié à nôtre culture, à nos habitudes, et chaque peuple a vu dans les cnostellations des objets et des personnages différents en function de ses racines. Ces figures sont en réalité le fruit de la seule perspective que nous avons d’eux de la Terre. Si nous pouvions le regarder d’une autre région de l’espace, on verrait que ces mêmes etoiles forment des figures complètement différentes…
Matériels
- 5 billes de polystyrène. Les billes peuvent eventuellement être peintes avec de la peinture phosphorescente si vous souhaitez mener l’activité dans le noir
- fil de pêche ou ficelle
- gazebo ou autre structure qui permette de suspendre les boules de polystyrène
- cartes de la constellation de Cassiopée. Si vous souhaitez rendre le laboratoire multi-sensorielle les cartes peuvent être rendues tactiles et/ou imprimées sur papier à des microcapsules (link)
- fichier audio 1: link
- fichier audio 2: link
- lecteur audio (smartphone, caisse, ordinateur, …)
Description de l’activité
PRÉPARATION:
Préparer une structure (gazebo ou ficelle tendue entre deux murs ou supports) pour accrocher les 5 sphères de polystyrene, qui représentant le 5 étoiles de la constellation de Cassiopée. Les sphères sont disposées en manière de former un W, c’est à dire comme Cassiopée apparaît vue de la Terre. Les sphères doivent pouvoir se déplacer verticalement, afin qu’elles puissent être baissées et rélevées. La longueur du fil auquel les boules sont suspendues est proportionnelle à la distance de l’étoile de la Terre (voir la table dans la sectione “Description du processus physique”).
Si vous ne pouvez pas construire un support pour les 5 sphères de polystyrène, comme celui montré dans la figure, vous pouvez utiliser les solutions suivantes:
- ficelle suspendue entre deux murs (ou autre support) par des punaises
- certains participants tiennent entre leurs mains les fils de la ficelle qui soutient les boules, pendant que leurs camarades font l’activité
- plutôt que demander aux participants de s’asseoir sous la structure qui soutient les boules, l’activité peut être faite en construisant un tuyau des constellations (voir ici les instructions pour la construction: link). Vous pouvez également enfiler les boules de polystyrène dans des batônnets de longueur proportionel à la distance des étoiles de la Terre (voir la table dans la section “Description du processus physique”). Ensuite, enfiler les batônnets sur un support (par exemple une éponge, dans la terre, la sable, …) de sorte qu’ils restent verticaux. De cette façon les participants pourront poser la constellation sur le sol e l’observer d’en haut, ou bien poser la constellation sur un table et la regarder d’un côte pour noter le change de perspective (comme plus en détail dans la suite).
DÉROULEMENT DE L’ACTIVITÉ:
Les participants sont placés sous le gazebo, asssis ou allongés. Les 5 boules de polystyrene qui representent les étoiles de Cassiopée sont toutes suspendues à la même hauteur (Figure 1). On donne la carte de Cassiopée à tous les participants. Impliquer les participants avec quelques questions qui introduisent le contexte, par exemple: dans le ciel, que voit-on la nuit? Savez-vous ce que sont les constellations?
Demander leur d’imaginer qu’ils sont assis sous le ciel étoilé. Au-dessus d’eux il y a cinque sphères de polystyrène qui representent les étoiles de la constellation de Cassiopée, la constellation en haut de la carte. Demander aux participants de regarder les sphères suspendues et/ou la carte qu’ils tiennent dans les mains, et dire la forme de la constellation de Cassiopée. Un M, un W, un zig-zag…il n’y a pas une seule bonne réponse. Reconter que, tout comme les étoiles leur semblent répresenter des formes diverses, ainsi aussi différents peuples de la Terre ont vu figures différentes. Racontez-leur quelques histoires que différents peuples ont creé.
Les grecs voyaient en cettes 5 étoiles une belle reine, assise sur le trône, se peignant les cheveux très longs. Il s’agissait de la reine d’Ethiopie, Cassiopée. Cassiopée était une femme très vanituse qui se baladait en disant qu’elle était belle, encore plus belle que les déesses de l’Olympe. Cela a rendu Anfitrite, femme de Poséidon, dieu de la mer, très en colère. Pour punir Cassiopée de sa vanité, elle décidait de la suspendre en ciel. Mais pas seulement: elle a fait de sorte que Cassiopée soit suspendue pendant 6 mois la tête en bas et suspendue pendant 6 mois à l’envers. En fait, si vous observez le ciel au cours de l’année, vour verrez Cassiopée ou comme un M, ou bien la tête en bas, comme una W, en raison de la rotation de la Terre. Demandez aux participants s’ils peuvent imaginer la reine.
Pour les Navaho au contraire, qui sont un peuple amerindien, cette constellation s’appelait Biàd. Biàd aussi était une femme, la première femme aui ait jamais existée, et on la voyait en ciel près de son mari Bika, que nous appelons la Grande Ourse. Entre Biàd et Bika, il n’y a que l’étoile polaire, dans laquelle les Navaho voyaient un foyer.
Demander aux participants ce que ces histoires nous font comprendre. Les différents peuples ont regardé le ciel ont souvent reconnu en ciel des forme similaires, mais ils les ont interpretées différemment, selon leur culture, leur réligion et leurs habitudes. Notez également un autre aspect: les 5 sphères qui representent les 5 étoiles de Cassiopée (ou de Biàd), sont toutes suspendues à la même hauteur. Si nous voulions les representer avec un son, nous pourrions imaginer 5 instruments de musique différents qui jouent tous au même volume. Laisser-les écouter la piste audio 1 (link).
Demander aux participants s’ils pensent que les 5 étoiles de Cassiopée sont vraiment toutes à la même distance de nous. Après avoir écouté leurs réflexions, ditez que les astronomes qui les ont étudiées ont decouvert que ces 5 étoiles, qui nous semblent comme 5 points dessinés sur une feuille, en fait sont 5 objets qui se trouvent certains plus près et certains plus loin de nous. Cependant, dès qu’ils sont tous très loin de nous, c’est difficile de voir cette différence avec nos yeux. Nous ne pouvons pas approcher ces étoiles dans la réalité, pour voir cette différence, même un vaisseau spatial puissant ne suffirait pas. Cependant, imaginez cette différence. Maintenant detachez les boules du plafond, en laissant chaque boule accrochée à una corde (Figure 2). Cettes cordes ont des longueurs différentes pour représenter, à l’echelle, leur juste distance les uns des autres. Maintenant faitez-les écouter la deuxième piste audio (link). Le volume des sons est modifié en fonction de la distance de l’étoile par rapport à nous (les étoiles plus forts ont des sons plus forts, les étoiles plus lointaines ont des sons plus faibles).
Demander aux participants à commenter ce qui s’est passé. Vous pouvez guider les réponses en leur demandant d’observer les sphères (maintenat elles sont toutes sur le même niveau ou bien sont elles à des distances différentes? Et avant?) et/ou en comparant les pistes sonores (le volume des différentes instruments est changé: quelle étoile est représentée par le violon? Et quelle par le piano?).
Maintenant demander d’imaginer ce qui se passe si, au lieu d’être assis ou allongés sous les étoiles, se tiennet debout et s’ assoient sur le coté. Quelle forme ont les étoiles? Un M ou un W ou une autre forme encore? Faire bouger les participants pour vérifier si leurs réflections sont correctes. Cassiopée, comme toutes les constellations, a la forme que nous voyons, comme habitants de la Terre. Si nous allions sur une autre planète, une autre partie dans l’Universe, probablement les mêmes 5 étoiles formeraient un dessin différent, comm’est arrivé, s’allongeant sous les sphères ou debout à leur côté. Par example, si nous déménagions sur l’étoile la plus proche, Proxima Centauri, et regardions encore une fois les étoiles qui forment Cassiopée, nous verrions une forme semblable, mais avec une étoile en plus. Montrez la représentation en bas de la carte: le Soleil est le point le plus à gauche. Ceci arrive parce que de ce point de vue notre Soleil serait très proche des 5 étoiles de nôtre Cassiopée. Il est donc très probable que, s’il y a une civilisation sur Proxima Centauri qui aime les étoiles et les constellations comme nous, elle aura inventé une histoire sur une constellation composée de 6 étoiles, dont une est notre propre Soleil!
Explication du processus physique
Cassiopée eest une constellation formée par 5 étoiles, qui s’appelent alpha Cassiopeiae, beta Cassiopeiae, gamma Cassiopeiae, delta Cassiopeiae et epsilon Cassiopeiae (avec beaucoup d’imagination, les étoiles A,B,C,D,E de Cassiopée).
DISTANCE: la distance est donnée en annés lumière. Une année lumière est la distance parcourue par la lumière en un an, voyageant à la vitesse d’environ 300’000 km/s.
1 annèe lumièree = 9’500 milliards de km
RADIUS: Le radius est exprimé en rayons solaires, qui correspond à environ 700’000 km.
MASSE: pour la masse aussi, on fait référence au Soleil, donc les valeurs du tableau sont exprimé en masses solaires, où une masse solaire correspond à 2 × 10^30 ?? .
COULEUR: la couleur des étoiles nous donne un’information sur leur température.
Quand pourrons nous voir Cassiopée en ciel?
Presque toujours. Cassiopée est situés très près de l’étoile polaire, la seule étoile qui reste fixe en ciel, parce que’elle se trouve le long de l’axe de rotation de la Terre. Toutes les constellationa, donc, tournent autour de l’étoile polaire. Les plus proches (constellations circum-polaires) telles que Cassiopée, la Petite Ourse ou la Grande Ourse, sont assez proches pour ne jamais descendre sous l’horizon et c’est pourquoi elles sont toujours visibles.
Pourquoi la voyons nous pendant 6 mois la tête en bas et 6 mois debout?
Cassiopée se trouve en ciel toute l’année, pour les raisons mentionnées ci-dessus, et tous les jours fait un tour complet autour de l’étoile polaire en 24 heures. Des ces 24 heures nous pouvons l’observer seulement pour près de la moitié, c’est à dire pour la durée de la nuit. Donc, dans le même jour, nous la verrons la plupart du temps la tête en bas ou debout. En plus, la Terre tourne aussi autour du Soleil (revolution), et ceci, avec le changement des saisons, modifie aussi la “tranche” de ciel qui eest visible la nuit (la plupart des constellations, en fait, que l’on ne voit qu’à la moitiè de l’année). Sur Cassiopée cet effet modifie seulement le moment où nous pouvons la voir pendant sa rotation, et, par conséquence, nout permet de la voir pour 6 mois semblable à un M et pour 6 mois semblable à un W.
Pourquoi, si nous allons sur Proxima Centauri, la constellation ne change pas beaucoup de forme?
Parce que Proxima Centauri est beacoup plus proche de nous (4 années lumière) que les étoiles de la constellation de Cassiopée (la plus proche est à 54 années lumière). Pensez à un gardien de but dans un terrain de footbal, qui regarde la porte adverse. Qu’il la regarde d’un poteau, ou l’autre, de son réseau, il verra la porte adverse presque toujours de la même façon.
Comment pouvons nous voiri le Soleil avec Cassiopée si on va sur Proxima Centauri?
Imaginez que vous êtes sur la Terre et regardez Cassiopée. Si vous faitez un saut en arrière, toujours en regardant Cassiopée, le long de 4 années lumière, vous atterrirez sur Proxima Centauri. À ce point, devant vous, vous aurez toutes les étoiles de Cassiopée, la Terre et le Soleil (qui sera très proche de la Terre). Cependant, la Terre est extrêmement petite par rapport au Soleil et ne brille pas de sa propre lumière, des deux, vous ne verriez que le Soleil.
Radius de la Terre = environ 6500 km
Radius du Soleil = environ 700’000 km
distance Terre-Soleil = 150’000’000 km
Si vous voulez en savoir plus de la mythologie liée à la constellation: link
