Le tout gravite autour de l’ordinateur

Auteur : riadh BEN NESSIB

Date : 24 mars 2017

 

Introduction

    Dans l’Univers de l’informatique, les logiciels qui tournent autour de l’astronomie sont nombreux. le logiciel de représentation du ciel Stellarium par exemple est une belle invitation à l’observation du ciel nocturne, on peut l’utiliser aussi comme base de données astronomiques.

Celestia, le célèbre logiciel des amateurs d’astronomie, vous présente la carte d’identité universelle du système solaire avec toutes les données numériques et les caractéristiques des différents planètes.

    En fait, s’ils sont nombreux, beaux à voir avec leurs images numériques illustratifs des phénomènes régnant les objets qu’ils présentent, ces logiciels ne présentent pas les données astronomiques sous forme propice à la compréhension d’un concept, à l’élaboration d’un modèle et à la réalisation d’une simulation.

    En choisissant, le concept bien délimité de gravitation, la question précise que je pose alors et à laquelle j’essaye de répondre dans cet article est : Comment utiliser l’ordinateur pour passer de l’image qu’on se fait du ciel à la théorie de la gravitation universelle?

    A l’heure actuelle, je ressent très fortement la nécessité d’une approche culturelle, scientifique et créative ayant pour objectif le développement de la capacité à appliquer la méthode scientifique dans un contexte pédagogique et simplifié.

    Si la science utilise du vocabulaire spécifique et pointu, génère de grands nombres et des échelles de d’espace-temps qui dépassent notre imagination , sa vision du monde reste néanmoins qu’un ensemble de modèles et c’est ainsi que l’Homme explore le réel. Sur la base de ce constat simple, je divise mon approche au problème en trois étapes: Concept, Modèle et Simulation.

La notion de Concept.

    La théorie se fonde sur certains concepts comme la masse,la force, ou la charge électrique. ces concepts délimitent un certain champ de représentation qui est le monde que l’on veut décri et se représenter à partir de ces concepts. Il est clair par exemple que la notion de courant électrique échappe au champ de représentation de la mécanique newtonienne, puisque le concept de charge électrique n’existe pas dans la mécanique newtonienne.

    A l’intérieur d’un champ de représentation , on élabore des lois à partir de ses concepts. Ces lois constituent l’ossature du modèle par lequel un phénomène est représenté.

La notion de Modèle.

    Un modèle est une représentation, en général simplifié, d’un phénomène ou d’un objet. Son élaboration succède à un ensemble d’observations qui circonscrivent, dénombrent et relient entre eux les divers concepts et propriétés du phénomène ou de l’objet. La comparaison et la confrontation du modèle aux observations testent et validité et la justesse de la représentation du phénomène ou de l’objet. L’acceptation de celui-ci est préservé tant que de nouvelles observations ne remettent pas en question validité. L’astronomie et la physique ont données naissance à de nombreux modèles. les plus simples mais aussi les plus révolutionnaires sont ceux de l’atome d’hydrogène et du système solaire.Ses deux systèmes ont de tout temps intrigué les Homme car ils représentent l’infiniment petit et l’infiniment grand, et à ce propos, je vous invite à lire excellent petit livre intitulé ‘Macro-Micro je mesure l’Univers’, que la Cité des Science à Tunis édite en langue arabe sous le titre ‘أقيس الكون’.

La notion de Simulation.

    La simulation désigne la mise en œuvre d’un modèle à l’aide de moyens informatiques (ordinateurs et logiciels). Elle se caractérise par la très grande souplesse qu’offre le calcul informatique à:

  • Incorporer les équations de la physique régissant le phénomène.
  • Remplacer les calculs impossibles à résoudre analytiquement par des approximations numériques.
  • Manipuler d’énormes volumes de nombres et d’opérations arithmétiques.
  • Visualiser les résultats sous formes graphiques.
  • Varier les conditions aux limites et les paramètres physiques d’un phénomène.
  • Compresser le temps de déroulement du phénomène étudié.

    Parmi les triomphes de la simulation on a l’exemple du problème à N-corps. C’est l’étude des mouvements d’un grand nombre de corps en interaction gravitationnelle tels qu’on les rencontre dans les amas globulaires et dans les galaxies. Ce problème est fondamental en mécanique céleste. Pour N=2 (étoile double, étoile-Planète, planète-satellite) et N=3 (avec la condition que la masse d’un des corps soit négligeable par rapports aux autres, le système Soleil-Terre-Lune par exemple) on a pu exhibé des solutions analytiques mais pour N dépassant 3, le problème devient insoluble autrement que par des méthodes numériques utilisant des simulations sur ordinateurs. Grace à ces simulations, la forme et l’évolution dynamique de ces amas et de ces galaxies deviennent prévisibles et comparables à ce que révèle l’observation.

Conclusion

    Les ordinateurs offrent un moyen puissant de simulation de phénomènes astronomiques. Les programmer via un langage de programmation comme Python est une approche scientifique bénéfique pour les apprenants et amateurs d’astronomie.

    Enfin, si la simulation vous tente, pour commencer, vous pouvez allez voir une des simulations étonnamment réalistes sous un ciel nocturne à 4000 étoiles, ou pourquoi pas survoler de près la planète Mars, et c’est bien sur au Planétarium de la Cité des Sciences à Tunis

Bibliographie

  1. Pierre-Lena, ‘Les sciences du ciel’, Flammarion 1996.p.85-89,462-463,560-561.
  2. Jean Dunin-Borkowski, ‘ L’astronomie sur un écran d’ordinateur’, Cahiers Clairaut n°46,p.23-25.
  3. Jean-Paul Rosenstiehl, ‘De Newton à Kepler … avec une calculette’, Cahiers Clairaut n°21,p.23-26.
  4. Frédéric Neuville, ‘La gravitation’, Science et vie micro n°36,p.73-74.
  5. Daniel Durand, ‘La systémique’, Que sais-je? presse universitaire de France 1992,p71-78.
  6. Bruno Jarrosson, ‘Invitation à la philosophie des sciences’, collection Points sciences Editions du Seuil 1992,p.155-194.
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Conférence : De l’Astronomie à l’astronautique.

Titre de la conférence :

De l’Astronomie à l’Astronautique:

Une brève histoire de la conquête spatiale.

Auteur  : riadh BEN NESSIB
Date     : 23 avril 2016.
Lieu     : Cité des Sciences à Tunis

 

     Dans cette conférence, on montre le lien entre astronomie et espace à travers l’histoire et les lois universelles qui régissent le mouvement des planètes et des satellites artificiels. De la fiction et des écrits fantastiques, la science de l’astronomie est née. Puis le lien entre science et fiction s’est développé à travers des aventures écrites par Jules Verne et autres auteurs de science-fiction. Mais vers la fin du XIXème siècle la fiction devient une réalité et l’homme parvient à concrétiser ses idées. Il parvient à s’échapper à la pesanteur pour découvrir un nouveau espace hostile et merveilleux. Son aventure continue actuellement dans ses recherches de l’eau et de la vie partout dans l’Univers.

Plan de la conférence :

  1. La Fiction

  • Lucien de Samosate  (env 120- 180 après J.C)
  • Cyrano de Bergerac (1619-1655)
  1. L’Astronomie

  • Galileo Galilée (Pise 1564 – Arcetri 1642)
  •  Johannes Kepler (Weil 1571 – Ratisbonne 1630)
  •  Issac Newton (Woolsthorpe 1643 – Kensington 1727)
  1. La Science-Fiction

  • Edgar Poe(1809-1849)
  •  Jules Verne (1828-1905)
  •  George Wells(1866-1946)
  1. L’Astronautique

  • Tsiolkovski Edouarddovitch  (1857-1935)
  • Goddard Robert  (1882-1945)
  • Von Braun Wernher  (1912-1977)
  1. L’Espace au service de la Terre

  • L’observation de la Terre et la Télédétection.
  • L’Homme dans l’espace
  • Les missions scientifiques lointaines

 

 

Références et bibliographie

  1. Current ISS position.
  2. Astronomie et Astrophysique
  3. heavens-above
  4. Le site du télescope spatial Hubble
  5. Nasa education
  6. CNES

Traitement d’images numériques.

Conférence Mathématiques et Technologies :

Traitement d’images numériques.

Le 15/Novembre/2013

Affiche conférence traitement d'images.

Au cœur des technologies numériques, les mathématiques offrent des outils d’analyse, de traitements et de conceptions d’applications dans plusieurs domaines. L’imagerie médicale, la télédétection spatiale, l’astronomie,  la robotique, la reconnaissance de formes sont des exemples de domaine de recherches actives en traitement d’images numériques. En fait, qu’est qu’une image numérique ? Quelles sont ses caractéristiques, ses types et ses formats? Quelles sont les opérateurs mathématiques qui permettent d’en extraire les contours ou reconnaitre des formes? Quels logiciels utiliser pour pratiquer cette discipline?

La conférence est destinée au grand public avec un objectif de montrer les relations intimes entre  les sciences mathématiques et les technologies de l’informatique.

Je vous offre la conférence et toute la présentation en pdf.  Cliquez sur   Traitement d’images numériques

Toutes les videos sont prises par Hichem ben Yahia (Merci à toi Hichem)

Merci beaucoup aux présents (Étudiants, élèves, collègues et familles)

A bientôt.

Mindmap astronomie 01

Bonjour à tous, aujourd’hui je lance TVSciences : ma chaine YouTube de vulgarisation et de culture scientifique. Ma première vidéo est un tutoriel d’astronomie avec le logiciel Freeplane.

Bonne vision.

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Le passage de Vénus observé depuis l’île de la Réunion

    Le 6 juin 2012, la planète Vénus a passée devant le Soleil. La classe de science, du Lycée Pierre Legourgue à l île de la Réunion, a suivie ce passage depuis le lever du Soleil à 6h47min jusqu’à 8h52min.Le site d’observation était dégagé du coté EST et le ciel était clair et complètement favorable à l’observation de ce transit. En collaboration avec l’observatoire des MAKES, des lunettes et télescopes sont installées sur place pour faciliter et sécuriser l’observation. Sur une lunette de 84cm de distance focale, l’animateur Bruno Payet a ajouté un écran de projection. «C’est qu’il ne faut jamais observer le Soleil directement dans l’objectif d’une lunette ou d’un télescope, la lumière solaire est concentrée à l’objectif et peut détruire la rétine» explique l’animateur. «La projection du disque solaire sur un écran permet aussi à un groupe d’observer ensemble» ajoute-til. Le télescope C8 de diamètre 21 cm est aussi équipé d’un filtre solaire et permet aux élèves d’observer le soleil, tour à tour, en toute sécurité. Des lunettes à éclipses sont aussi distribuées gracieusement aux présents. Tout était préparé pour observer un petit disque noir (Vénus) sur un disque, un peu plus grand et jaunâtre : le Soleil. Ce transit de Vénus est un phénomène  stronomique à la fois simple, rare et utile.

D’abords, il faut se rappeler que toutes les planètes tournent autour du Soleil ,sur presque un même plan et sur des orbites quasi-circulaires dites elliptiques. Elles sont, par ordre de distance au Soleil:Mercure,Venus,La Terre,Mars,Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. Les deux premières (Mercure et Venus) sont dites inférieurs car leurs trajectoires sont à l’intérieur de celui de la Terre. Les autres sont dites supérieurs.

D’autre part, les périodes de révolutions autour du Soleil sont de plus en plus grandes ( 3 mois pour Mercure, 7 mois pour Venus , une année(365,25 jours) pour la Terre , deux ans pour Mars etc…). Observées depuis la Terre, les planètes inférieurs sont susceptibles de passer devant le Soleil et c’est le cas de Venus le 6 juin 2012.

Ensuite, l’alignement Soeil-Venus-Terre ne se fait pas à chaque révolution terrestre(365,25jours) ou vénusienne(243 jours) mais en une combinaison de 587 jours dite révolution synodique. A cela, s’ajoute, le fait que les plans des deux planètes ne sont pas confondus, des conditions de passages plus strictes et des fréquences moins élevées. Le dernier passage a eu lieu le 4 juin 2004 mais le prochain n’aura lieu qu’en 2117.L’animateur Bruno Payet exprime cela par «La rareté du phénomène fait qu’en 2117, aucune personne,sur Terre, n’aurait vu de passages de Venus! »

Enfin, l’utilité d’une telle observation n’est pas à démontrer. «En tout cas pour les astronomes du 18 et 19 ième siècle», Madame Corine Chion Hock, professeur de mathématiques et passionnée d’astronomie rappelle que «ce passage de Venus leurs a permis de mesurer la distance du Soleil à la Terre, distance dite l’unité astronomique égale à 150 millions de Km». En effet, observer Venus, au même instant et de deux lieux très éloignés, par exemple de Tunis et de la Réunion, permet , par effet de parallaxe, d’avoir deux photos superposables et exploitables: connaissant la distance des deux villes et moyennant un calcul simple et de la géométrie, on peut déterminer la distance entre le Soleil et la Terre en kilomètres. Deux lunettes équipés ,l’une d’un appareil photo et l’autre d’une web camera ont filmées tout le passage et seront exploitées par les élèves lors des séances d’astronomie.

Les élèves de la classe science , du Lycée Pierre Legourgue, ont 3 heures par semaine d’astronomie. Quatre professeurs , de maths, de physique,des sciences de la vie et de la Terre et de l’ingénierie, abordent l’astronomie d’un point de vue spécifique à chaque discipline. Le tout est de rapprocher la science de l’univers aux lycéens et lycéennes et « de les susciter a observer le ciel au lieu de la TV » ajoute, en souriant, notre professeur de mathématique.

La Galaxie d’As Sufi (Andromède)

Dr Hani Dalee président de l’Union Arabe d’Astronomie et des Sciences de l’Espace (AUASS) et membre de la société astronomique de la Jordanie (JAS), dans une conférence, au congrès arabe de l’astronomie et des sciences spatiales, tenue du 5 au 8 février 2012 a Muscat — Oman, a présenté une nouvelle lecture du livre des étoiles fixes d’As-Sufi qui date de 900 apr. J.-C.

Depuis longtemps, en particulier chez Ptolémée (90 apr. J.-C.) dans son  livre Almageste, les étoiles étaient classées en six catégories dites magnitudes. Les étoiles de magnitude 1 sont les plus lumineuses du ciel, celles de magnitude 6 sont à peine visibles à l’œil nu. La traduction par As-Sufi  de ce livre constitue une référence et une analyse sans précédent.

En effet, comme l’explicite Dr Dalee, « dans le livre des étoiles fixes, As-Sufi  donne deux schémas de 48 constellations : une, telle que la constellation est  observée dans le ciel et l’autre telle qu’elle est  observée à la surface d’une sphère ».  « As-Sufi a repéré 1025 étoiles et ajouté une différence de 42’12 ‘’  d’angle à leurs positions dû a la précession de la rotation de la Terre ; ce qui constitue une amélioration des observations de Ptolémée » ajoute notre conférencier.

As-Sufi a mis, aussi, un tableau pour chaque constellation, avec un numéro pour les étoiles indiquées par Ptolémée. Il a ajouté des étoiles qu’il estime de magnitudes 5 avec  leurs positions dans ses propres schémas, mais non décrites par Ptolémée. Il a indiqué aussi ce que disent et racontent les Arabes sur ces étoiles. Et dans le cas précis de ladite constellation d’Andromède, Dr Dalee, réaffirme, preuve à l’appui, qu’As-Sufi a décrit une nébulosité (Latkha Sahabiyya) dans cette position, ce qui constitue la première observation de la galaxie.

Dr Dalee, convaincue par l’importance de ce fait historique, a rédigé au nom de l’AUASS et de la communauté scientifique arabe une demande à l’Union Astronomique Internationale (IAU) pour donner un deuxième nom à la galaxie d’Andromède (M31=NGC224), celui de galaxie d’AS-Sufi.