expérience pratique

[invite1940c82f]

Bonjour,

J'ai mis ce fil en sciences ludiques, mais sans succès. C'est pourquoi je m'adresse à vous même si je sais que je ne suis pas exactement au bon endroit :





Dans le cadre l'activités extrascolaires pour des enfants, on me demande (avec d'autres) de réaliser une expérience sur la rotation de la Terre avec le mouvement apparent du soleil.

Nous sommes en forum internet avec d'autres groupes répartis sur l'ensemble de la France. Aussi avons-nous pensé à prendre en photo le Soleil au moment du coucher avec sur la photo un repère d'un mètre (pour avoir une échelle) et de prendre les photos à 5 mètres de ce repère (avec le coucher derrière).

En précisant l'heure (différente à Strasbourg, Paris ou Brest au coucher du soleil), nous pensons ainsi pouvoir objectiver la rotondité de la Terre en comparant ces photos. Ou prendre des photos à exactement la même heure.



Qu'en pensez-vous ?

Avez-vous d'autres idées ou suggestions quant à la mise en place ou réalisation ?

Faites-moi part, svp, de vos remarques ou critiques ?

Cordialement.
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[Gilgamesh]

Bonjour,

J'ai mis ce fil en sciences ludiques, mais sans succès. C'est pourquoi je m'adresse à vous même si je sais que je ne suis pas exactement au bon endroit :





Dans le cadre l'activités extrascolaires pour des enfants, on me demande (avec d'autres) de réaliser une expérience sur la rotation de la Terre avec le mouvement apparent du soleil.

Nous sommes en forum internet avec d'autres groupes répartis sur l'ensemble de la France. Aussi avons-nous pensé à prendre en photo le Soleil au moment du coucher avec sur la photo un repère d'un mètre (pour avoir une échelle) et de prendre les photos à 5 mètres de ce repère (avec le coucher derrière).

En précisant l'heure (différente à Strasbourg, Paris ou Brest au coucher du soleil), nous pensons ainsi pouvoir objectiver la rotondité de la Terre en comparant ces photos. Ou prendre des photos à exactement la même heure.



Qu'en pensez-vous ?

Avez-vous d'autres idées ou suggestions quant à la mise en place ou réalisation ?

Faites-moi part, svp, de vos remarques ou critiques ?

Cordialement.

Tu es à la limite de la sensibilité requise. Ca peut marcher mais il faut être très soigneux dans la mise en oeuvre.

Soit un écart de longitude Strasbourg-Brest de ~1000/40000*360 ~ 9°. c'est la grandeur de qu'il faut être capable de mesurer. La sensibilité de l'expérience doit être de l'ordre du degré d'angle pour que ça soit net.

Un baton de hauteur h=1 m vu à une distance d=5 m est intercepté par un angle arctan(1/5) = 11°. C'est dans les clou, ok.

Les difficultés pratiques qui s'annoncent :

1/ securité ! Le Soleil n'est pas un astre anodin à photographier, vu sa puissance lumineuse. Il faut le chopper très bas sur l'horizon. Il est vrai qu'avec un APN avec une visée par écran, on ne risque que l'appareil, mais gaffe donc (enfants, toussa).

2/ donc au moment du coucher, comme tu l'annonces (en plus c'est plus joli, vu qu'on a le cadre paysager avec). Mais l'horizon, il est plus ou moins haut avec le relief... C'est à mon avis la principale difficulté pratique pour ceux qui opèrent à Paris ou à Strasbourg. A Brest on à la mer, donc un horizon parfait.

3/ Si tu opères quand le Soleil est plus haut dans le ciel, parce que l'horizon n'est pas à 0° de hauteur, alors il faut un baton qui fasse plus d'1 mètre de haut, et c'est cette hauteur qu'il faut déterminer avec soin avant l'expérience en fonction de la topologie du lieu de la prise de vue. Il faut que les 3 sites s'accordent en fonction du site le plus défavorable, c'est à dire le site où l'horizon est le plus haut.

4/ Quel que soit le site, il faut un pieds d'appareil à bulle ou un dispositif équivallent pour s'assurer de la parfaite horizontalité de son axe de prise de vue. Une mesure bien rigoureuse de la verticalité du baton. Et surtout une mesure très exacte de la planéité du sol, avec mesure soigneuse du correctif à apporter si nécessaire sur le pieds de l'appareil. Il faut que les objectifs des 3 appareils interceptent le baton exactement de la même façon : même hauteur, même angle. A mon avis, un première mise en ligne des photos obtenus, et un calage préalable entre sites est absolument nécessaire.



Sympathique initiative, en tout cas. J'espère que tu nous feras profiter du résultat

a+

[invite1940c82f]

Tes réflexions sont très interessantes. Il est vrai que je n'avais pas pensé à ce problème d'horizons car c'est vrai qu'un tout petit relief peut tout mettre à l'eau sans correction. Pour le bâton (il pourrait être assimilé à un gnomon de part sa similitude de fonction), je pourrais le remplacer par une grille assez fine au travers de laquelle nous verions le soleil (?), ce qui permettrait une certaine graduation.
Je me suis affranchi des dangereux risques du soleil avec les optiques justement en prenant des photos du coucher avec un appareil numérique (5Mpixels zoomX3 dont voici quelques clichés ( 4 et 5 sont flous car j'ai fait ça à la va-vite et sans pied )..
Je vais continuer à cogiter.
Merci beaucoup pour tes remarques constructives..si tu en as d'autres, elles seront les bienvenues.

Si on concrétise, je les mettrais en ligne.

Amitiés

[invite1940c82f]

Et :

A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite1940c82f]

PS: ces clichés ont été pris il y a trois jours (14/06/2007) à locmiquélic:
47°43'20'' N
3°20'43'' W

[Gilgamesh]

Tes réflexions sont très interessantes. Il est vrai que je n'avais pas pensé à ce problème d'horizons car c'est vrai qu'un tout petit relief peut tout mettre à l'eau sans correction. Pour le bâton (il pourrait être assimilé à un gnomon de part sa similitude de fonction), je pourrais le remplacer par une grille assez fine au travers de laquelle nous verions le soleil (?), ce qui permettrait une certaine graduation.

Ah oui c'est pas bête du tout. Tu photographies derrière un grillage et tu demandes au deux autres de faire de même avec la même maille. Le correctif angulaire peut se faire après la prise de vue, avec la condition express que les paramètres de la prise de vue aient été mesurés et enregistrés précieusement : la condition 4/ est donc la plus essentielle, du point de vue de la mesure.

Simplement, pour que ce soit démonstratif (c'est quand même le but, si j'ai bien compris) et que la démonstration se fasse sur la photo même, les exigences sont les mêmes qu'avec un bâton. Par exemple : on peut mettre des marques de couleur pour graduer le maillage mais il faut pour que ce soit démonstratif que ça tombe pile . Les corrections apportées après coup sont complètement valables mais nuisent à l'exposé.

sinon, photo en attente de validation par la modération du forum.

[invite1940c82f]

1) Par exemple : on peut mettre des marques de couleur pour graduer le maillage

2)sinon, photo en attente de validation par la modération du forum.

1) mmm, pas évident, car on est par définition à contre-jour, donc je ne sais pas si nous pouvons voir les couleurs.

2) il n'y a que moi qui vois les photos en cliquant dessus ?

A+

[invite1940c82f]

Et pour idée, voici ce que donne le soleil à travers une grille (ici la toile d'une chaise de jardin).
On y voit assez bien le diamètre apparent du soleil.

A+

[invite1940c82f]

Ce qui veut dire que si l'on couple cette maille à l'appareil photo (avec une distante fixée, par exemple grâce à un cadre), il suffit d'avoir sur la même photo l'horizon et le soleil puis de compter les mailles pour avoir l'angle avec l'horizon.

A+

[Gilgamesh]

Salut,

oui c'est pas mal cet histoire de grillage, mais il faut des poses ultra courtes pour bien distinguer le bord.

Sinon, il faut tenir compte de la réfraction atmosphérique : quand le Soleil est 'posé' sur l'horizon (hauteur apparente h'), en hauteur vraie h il est déjà dessous. Cet effet est vrai quel que soit le site (donc en soi c'est pas trop grave), mais son intensité peut varier à cause des caractéristiques de l'atmosphère. On a donc intérêt à prendre le Soleil le plus haut possible.

La réfraction atmosphérique est la différence h'-h.

Pour des hauteur supérieure à 30°, R est proportionnel) à la cotangente de h, avec R voisin de 1° pour h=45°. Pour des hauteur faible (<10°), le corrections sont incertaines, et on utilise des tables. A l'horizon même on prend un standard de R = 34' (0,00989 rad), mais selon la température et la pression, ça peut varier de 30' à 40'. Le diamètre apparent du Soleil varie d'un maximum de 32' 32'' au périhélie (3 janvier) à un minimum de 31' 28'' à l'aphélie (5 juillet). Mais l'effet de la réfraction déforme le Soleil à l'horizon : le bord inférieur est plus relevé que le bord supérieur. La déformation est de l'ordre de 10% du diamètre.


A prendre en compte également : la dépression à l'horizon. C'est le fait que l'horizon apparent du lieu s'abaisse du fait de l'altitude de l'observateur. Si tu observes l'horizon du haut d'une falaise de 300 m de hauteur, il est plus bas que si tu l'observes du niveau de la mer.

La dépression D, l'angle que fait l'oeil avec l'horizon vrai, cad le rayon visuel tangent à la surface de la mer se calcul comme :

D = 0°,03217.racine(h) où h est l'altitude de l'observateur. Cet effet s'additionne avec la réfraction.


Sinon, tu peux peut être trouver quelques éléments quantitatifs intéressant dans ce document de l'Institut de Mécanique Celeste :
http://www.imcce.fr/page.php?nav=fr/...detriomphe.pdf

a+

[invite1940c82f]

Salut,

1) oui c'est pas mal cet histoire de grillage, mais il faut des poses ultra courtes pour bien distinguer le bord.

2) Sinon, il faut tenir compte de la réfraction atmosphérique : quand le Soleil est 'posé' sur l'horizon (hauteur apparente h'), en hauteur vraie h il est déjà dessous. Cet effet est vrai quel que soit le site (donc en soi c'est pas trop grave), mais son intensité peut varier à cause des caractéristiques de l'atmosphère. On a donc intérêt à prendre le Soleil le plus haut possible.

La réfraction atmosphérique est la différence h'-h.

Pour des hauteur supérieure à 30°, R est proportionnel) à la cotangente de h, avec R voisin de 1° pour h=45°. Pour des hauteur faible (<10°), le corrections sont incertaines, et on utilise des tables.

3) A l'horizon même on prend un standard de R = 34' (0,00989 rad), mais selon la température et la pression, ça peut varier de 30' à 40'. Le diamètre apparent du Soleil varie d'un maximum de 32' 32'' au périhélie (3 janvier) à un minimum de 31' 28'' à l'aphélie (5 juillet). Mais l'effet de la réfraction déforme le Soleil à l'horizon : le bord inférieur est plus relevé que le bord supérieur. La déformation est de l'ordre de 10% du diamètre.


4) A prendre en compte également : la dépression à l'horizon. C'est le fait que l'horizon apparent du lieu s'abaisse du fait de l'altitude de l'observateur. Si tu observes l'horizon du haut d'une falaise de 300 m de hauteur, il est plus bas que si tu l'observes du niveau de la mer.

La dépression D, l'angle que fait l'oeil avec l'horizon vrai, cad le rayon visuel tangent à la surface de la mer se calcul comme :

D = 0°,03217.racine(h) où h est l'altitude de l'observateur. Cet effet s'additionne avec la réfraction.


5) Sinon, tu peux peut être trouver quelques éléments quantitatifs intéressant dans ce document de l'Institut de Mécanique Celeste :
http://www.imcce.fr/page.php?nav=fr/...detriomphe.pdf

a+

1) héhé, je ne peux pas faire varier le temps de pause... et pour ce grillage, mon épouse semble totalement opposée à ce que je découpe de la toile dans la chaise, même si j'ai tenté de lui en faire comprendre l'intérêt . En plus, le maillage n'est pas carré, mais légèrement rectangulaire, je vais donc opter pour un maillage standard carré du commerce facile à trouver pour les autres aussi.

2) je vais rester vers l'horizon car: *plus parlant (et comme tu disais plus esthétique). *je ne risque pas de bousiller le capteur de l'APN et moins dangereux pour les observations pré et post photos, donc <10°.

3 ) Je ne savais pas ! ça représente une variation énorme ! C'est à dire que 30' (0.5°) correspondent à 2 minutes en temps (60 minutes->15°)
Pour le diamètre apparent du soleil, je vais rester à une moyenne de 0.53°(soit 30')-il n'y a une variation que de 0.52° à 0.54° soit 4%, mais je ne sais pas si je dois fixer le sommet ou le bas, qu'en penses-tu ?
ou avec 10% du diamètre de déformation, pourquoi ne pas prendre tou simplement le milieu (moitié en haut, moitié en bas par rapport à un fil horizontal de la maille-côte ou trame, je ne sais plus-)

4) En effet. Je pense que ceux des villes auront à se mettre en haut d'un immeuble pour voir leur horizon.
C'est donc parce que l'horizon apparant du lieu "s'abaisse" que l'on ADDITIONNE cette valeur à celle de la réfraction atmosphérique, si j'ai bien pigé ? Je suppose que l'unité de "h" est le mètre ?

5 ) merci beaucoup pour le lien. la météo aujourd'hui n'étant pas mon alliée et mon épouse tenant à ses chaises de jardin, je vais privilégier l'aspect théorique, donc j'y cours de ce pas.

Je te remercie énormement pour ta précieuse aide et ne manquerais pas de te resolliciter au besoin ainsi que de te tenir au courant des évolution.

Tu peux toi même (et d'autres) y participer si ça te chante.

A+

[invite1940c82f]

Ce fil vient d'être déplacé ici, donc je suis maintenant au bon endroit (et non en astronomie&astrophysique)

[Rincevent]

Ce fil vient d'être déplacé ici, donc je suis maintenant au bon endroit (et non en astronomie&astrophysique)

vu le retour que tu as eu, je suis pas certain que c'était une bonne idée de le déplacer là...

[invite1940c82f]

Ce n'est pas grâve et ça partait d'une bonne intention.
De toutes façon, ne t'inquiète pas, si j'ai d'autres questions, je ne manquerai pas de faire un up (un peu dans ce style d'ailleurs )