Calculer la vitesse de rotation d'une planète autour d'une étoile [ Astronomie Amateur]

[Maxime001]

Bonsoir!

Voila je me présente, Maxime, habitant en Alsace, amateur astronome.
Je ne croit pas avoir les compétences suffisantes alors je viens vous faire part de mon projet;
Je suis actuellement en Terminale Scientifique, et une envie me taraude l'esprit;
est ce que le calcul de la vitesse de rotation d'une planète (Mars,Venus,Jupiter ou Saturne) autour du soleil est possible avec du matériel amateur ?

J'ai pour matériel un téléscope 150/750 sur monture équatoriale motorisée. Je possède aussi une webcam (SPC-900)

Une idée m'est venu: Prendre a To une vidéo de jupiter a 5image secondes, et (sans faire marcher les moteurs) filmer jusqu'à ce que la planète disparaisse du champ. Nous aurons donc la date T1.
Nous aurons donc un mesure de temps, et une longueur. avec cette longueur, nous calculerions la vitesse de rotation autour du soleil (j'ai schématisé les calculs, je sait que c'est beaucoup plus complexe que cela.)


Je me demandais aussi ce qui était faisable comme mesure avec mes instruments.
Merci beaucoup!
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[invitebd836d4a]

Bonsoir,

Une question intéressante. Mais elle n'est intéressante que si tu te donnes les moyens d'y répondre. Aussi, quelques pistes (uniquement des pistes pour ne pas te gâcher le plaisir).

1 - reformule clairement ce que tu cherches à mettre en évidence : c'est bien la vitesse de rotation de la Terre autour du soleil ? (ta formulation et la méthode que tu proposes me semblent mélanger rotation et révolution)
2 - un astre qui sort du champ de ton 150 : qu'est-ce que ça montre ?
3 - connais-tu le champ de ta webcam un fois montée sur ton 150 ?
4 - en fonction de 1, il est probable que tu doives multiplier les observations pour en tirer un résultat probant.
5 - dans tous les cas, garde à l'esprit que si les objets observés se déplacent (on parles des planètes, n'est-ce pas ?), tu te déplaces aussi en tant qu'observateur, et à plusieurs titres, même.

Quant à la question de fond : un matériel amateur peut-il t'aider à répondre à ta question (qu'elle soit rotation ou révolution d'ailleurs), tu trouveras certainement intéressant de chercher quand et comment ces "solutions" ont été trouvées. Et tu comprendra qu'avec ton 150, tu es mieux armé que les pionniers qui ont répondu à ces questions il y a très longtemps.

Désolé, je réponds à ta question en te donnant des devoirs, mais je pense que ça vaut le coup : tu te mets dans la peau d'un Kepler ou d'un Galilée, et l'aventure commence.

Big
Viva la revolución

[Maxime001]

Merci Big, c'est vrai que le plaisir, c'est de rechercher, calculer, et comprendre J'ai été un peut bref dans ma question, étant donné que je n'était pas certain que c'était faisable. Alors;


1) Je cherche a mettre en évidence, a travers un film que les planètes ont une certaine vitesse (je parle de leurs vitesse de rotation autour du soleil dans un premier temps mais il est aussi interressent de pouvoir calculer la période de révolution de cette planète!)
Je cherche donc dans un premier temps a calculer la vitesse de rotation de Jupiter (c'est un exemple) autour du soleil. J'aimerais partir d'aucune donnée connue pour obtenir mon résultat, mais a la limite uniquement des formules mathématiques...

2) la planète qui sors du champ de la webcam; Cela montre que cette planète bouge en permanence, et que sa vitesse n'est donc jamais nulle.

3) Je ne connais pas le champ de ma webcam une fois la webcam montée mais je vais faire des recherches... (sachant que le capteur CCD est de taille 360*480 et que la focale de mon instrument est de 750mm.. (F/D=5)

4) Oui je le sait bien, et je ferais ces mesures lors de soirée ''astrophotographie'' ou observations

5) oui on parle bien de planète
Je sait aussi que la Terre tourne sur elle même et que il y a plusieurs facteurs qui peuvent jouer sur mes futures acquisitions.

Merci

[Gloubiscrapule]

Pour mettre en évidnce la vitesse des planètes il faudra faire ça sur plusieurs jours voire semaines. Le mouvement de disparition de la planète de ton champ est du à la rotation de la Terre!!

[A voir en vidéo sur Futura]

[Maxime001]

Pour mettre en évidnce la vitesse des planètes il faudra faire ça sur plusieurs jours voire semaines. Le mouvement de disparition de la planète de ton champ est du à la rotation de la Terre!!

Merci de ta réponse

Effectivement, je n'y avait pas du tout pensé! Que suis-je bete
la fatigue peut être ^^

Peut être vaut il mieux travailler sur des acquisitions en grand champs pour étudiel le mouvement de la planète par rapport aux constellations a faire sur plusieurs semaines effectivement... il faut aussi que je me renseigne sur (je ne sait pas si cela se dit mais bon ) la carte des axes déclinaisons et ascension droite...
Enfin pour le moment je suis assez perdu, quand a la méthode a appliquer..

[invitebd836d4a]

1) Je cherche donc dans un premier temps a calculer la vitesse de rotation de Jupiter (c'est un exemple) autour du soleil. J'aimerais partir d'aucune donnée connue pour obtenir mon résultat, mais a la limite uniquement des formules mathématiques...

D'accord bien compris. On parle aussi de révolution pour une rotation de ce type (autour d'un autre objet, et pas son propre axe, d'où la confusion).

2) la planète qui sors du champ de la webcam; Cela montre que cette planète bouge en permanence, et que sa vitesse n'est donc jamais nulle.

C'est ce que je craignais. Quid de la rotation de la Terre ? Ta monture est motorisée. Pourquoi ? Que compense la mouvement d'ascension droite (le suivi) ? Le mouvement apparent des étoiles ? des planètes ? Les deux ? S'il compense de la même manière les deux, cela signifie-t-il que les étoiles bougent, et à la même vitesse que les planètes ?

3) Je ne connais pas le champ de ma webcam une fois la webcam montée mais je vais faire des recherches... (sachant que le capteur CCD est de taille 360*480 et que la focale de mon instrument est de 750mm.. (F/D=5)

Bien, tu pourras déduire ce champ par rapport, justement, à la fuite. On en reparlera (question hors sujet : ton capteur, c'est un CCD ou un CMOS ?)

4) Oui je le sait bien, et je ferais ces mesures lors de soirée ''astrophotographie'' ou observations

Je parle bien de répéter une observation sur plusieurs mois.

5) oui on parle bien de planète
Je sait aussi que la Terre tourne sur elle même et que il y a plusieurs facteurs qui peuvent jouer sur mes futures acquisitions.

Et ce facteur est certainement le plus important, compte-tenu de la méthodologie que tu souhaites utiliser (fuite hors champ)

Allez, un indice. Le mouvement d'un astre peut être mis en évidence par rapport à des astres, comment dire, stables.

Big
Instable

[invitebd836d4a]

Pour mettre en évidnce la vitesse des planètes il faudra faire ça sur plusieurs jours voire semaines. Le mouvement de disparition de la planète de ton champ est du à la rotation de la Terre!!

Plus rapide et plus concis. Mieux finalement.
Je vois à ta réponse, Maxime, que tu as compris ce que Gloubiscrapule vient de dire avec efficacité.

Imagine dans un premier temps ce que serait le mouvement d'une planète (Jupiter par exemple) en l'absence de la rotation de la Terre (c'est une hypothèse, hein, pas un scénario catastrophe). Ce mouvement serait-il perceptible sur une nuit ?

Si oui, comment le mesurer (quel champ te faudrait-il ?).

Sinon, comment s'y prendre ? sur plusieurs nuits suffisamment espacées pour mettre en évidence un déplacement. Attention, la Terre avance sur son orbite à chaque seconde qui passe, très vite même. Un autre élément important à prendre en considération. Ne pas oublier que cette orbite n'est pas rectiligne, mais courbe. Finalement, la Terre ne serait pas forcément un bon point de repère.

Après, eh bien, quand la Terre se remet à tourner (toujours dans mon hypothèse), eh bien il ne faudra pas oublier de prendre sa vitesse de rotation dans ton calcul.

N'est-ce pas excitant d'essayer de ressentir l'intuition de nos anciens (dès l'antiquité) qui, en regardant le ciel, sentaient cette mécanique sans parvenir, au début en tout cas, à l'expliquer. Une sensation notamment provoquée par le mouvement rétrograde (c'est un indice ; voir ce mot)

Passe une bonne soirée en songeant à tout ça. Tu es sur la bonne voie. D'autres sont parvenus à mettre en formule tout ça.

Pour ta formule mathématique, tu dois simplifier davantage les données, pour les réintégrer ensuite (rotation et révolution de la Terre notamment).
Reste à voir si tu pourras arriver à tes fins uniquement grâce à l'observation, ou bien si tu devras t'appuyer sur des bases existantes (certaines théories et constantes). Tu es sur les pas d'un Kepler ou d'un Brahe. Continue.

Big
formule simple

[Maxime001]

Haha, une énigme! Merci big, je prendrais le temps de tout éplucher ce week end ou demain soir si j'ai le temps!
en attendant;

''C'est ce que je craignais. Quid de la rotation de la Terre ? Ta monture est motorisée. Pourquoi ? Que compense la mouvement d'ascension droite (le suivi) ? Le mouvement apparent des étoiles ? des planètes ? Les deux ? S'il compense de la même manière les deux, cela signifie-t-il que les étoiles bougent, et à la même vitesse que les planètes ?''

Oui le moteur de déclinaison compense le mouvement de la Terre. Le mouvement des étoiles est du uniquement a la rotation de la Terre car contraitement a ce que certaines peuvent croire, le ciel ''ne bouge pas '', c'est la terre qui tourne...
Pour les planètes, il y a le mouvement de rotation de la Terre qui entre en jeu et en plus le mouvement de rotation de la planète en question.
Les étoiles ne bougent pas comme les planètes, comme je viens de l'expliquer, Les étoiles ''bougent'' a cause de la rotation de la Terre , les planètes aussi, mais elles n'ont pas le meme mouvement que les étoiles...

Bien, tu pourras déduire ce champ par rapport, justement, à la fuite. On en reparlera (question hors sujet : ton capteur, c'est un CCD ou un CMOS ?)

Ma webcam est une CCD (Spc-900)
Mais je me rend compte que la capture d'image a la webcam va être compliqué, car il faudrait être exactement dans le même axe a chaque mesure (AD+DEC) au bon moment et cela me semble très compliqué a mettre en œuvre; Une autre méthode serait peut être de prendre Jupiter en ''grand champs'' Pour pouvoir superposer différentes images et pouvoir recarder par rapport aux constellations alentours... Problème: Les constellations ne se trouvent jamais au même endroit tout les soirs...

Je parle bien de répéter une observation sur plusieurs mois.

Absolument, plus la période de prise de vue sera longue, plus les mesures seront précises... (je présume..)
J'aurais donc au final une image du genre celle en pièce jointe; en plus grand champs...

Le mouvement d'un astre peut être mis en évidence par rapport à des astres, comment dire, stables.

Je pense que tu appelle astre stable les constellations( période de prise de vue pas trop éloignées) , ou encore mieux l'étoile polaire qui me semble ''stable'' puisqu'elle se trouve au même endroit toute l'année...


Merci



édit: je vois que nos post s'entrecroise, j'attends que tu me réponde pour te répondre au post juste au dessus...

[Maxime001]

Un petit UP...

merci bien

[bintang]

Bonjour Maxime,

Je ne suis pas du tout spécialiste , mais pour faire cette manip, tu vas être confronté à plusieurs problématiques :
1) Faire des mesures précises de position de Jupiter, des mesures relatives par rapport à une étoile de référence par exemple.
2) Ramener tes mesures géocentriques à un référentiel héliocentrique ecliptique. Plus tes mesures seront espacées dans le temps plus le phénomène de révolution orbitale de la Terre (phénomènes de rétrogradations ...) sera important et nécessitera de corriger tes mesures. Il existe probalement des logiciels utilisés par les chasseurs de comète ou d’asteroides pour faire ces calculs.
3) Ces mesures vont te donner uniquement la valeur de la vitesse angulaire de la planète. Pour calculer sa vitesse orbitale il faudrait aussi connaitre toutes les caractéristiques de l’ellipse (demi grand axe ..)

Quelques commentaires pratiques sur les mesures de la position relative de Jupiter par rapport à une étoile de référence :
- La Polaire qui est à l’opposé du ciel ne me semble pas une bonne idée pour obtenir une précision suffisante.
- En imagerie grand champ, il te faudra du temps, des mesures sur plusieurs semaines ou plusieurs mois, or Jupiter va disparaitre derrière le soleil fin Janvier. Si tu utilises cette méthode il faudrait plutôt faire des mesures sur Mars (ou Saturne) par exemple.
- A contrario, si tu veux utiliser ta webcam avec ton télescope, ton champ va être trop faible pour avoir dans le même champ une étoile de référence et Jupiter sur plusieurs jours.
- Un juste milieu serait peut être un APN avec un téléobjectif ou un APN au foyer de ton télescope (avec un réducteur de focale ?) pour avoir quelques degrés de champ. Jupiter se rapproche de mu Cassiopée en fin d’année par exemple.

Une autre solution serait de commencer à faire une manip similaire, mais sur les satellites de Jupiter ou de Saturne, ce qui aurait les avantages de pouvoir utiliser ta webcam, d’avoir des périodes de révolution des satellites autour de la planète bien plus courtes, et d’être beaucoup moins sensible au référentiel géocentrique.

Bon courage !

Bintang

[bintang]

Jupiter se rapproche de mu Cassiopée en fin d’année par exemple.

Bonjour Maxime,

En me relisant je m'aperçois que c'est mu Capricorne bien sur, désolé.





Jupiter a une période de révolution d’un peu moins de 12 ans, soit une vitesse angulaire moyenne d’environ 30° par an (Jupiter se déplace d’environ une constellation par an), 2.5° par mois, 5mn d’arc par jour.

Ne semble pas si facile à mesurer, meme à partir des données d'un logiciel de planétarium comme Stellarium (gratuit).

Bintang