Les comètes
Les comètes sont d'énormes boules de neige sale essentiellement composées d'eau, de méthane, de neige carbonique, d'ammoniaque et d'autres matériaux volatiles. Elles peuvent avoir entre 1 et 60 kilomètres de diamètre et leur poids peut varier entre 1011kg et 1015kg. On distingue 3 sections composant une comète soit: le noyau, la coma ou chevelure et finalement la queue. Nous classons aussi les comètes selon l'apparence de leur queues. Elles ont généralement deux queues plus ou moins visibles, une de poussière et une de gaz. Cette dernière pointe en direction opposée au Soleil. Dépendant de l'âge de la comète et de la quantité de matériaux volatiles, la queue peut atteidre plus de 200 millions de kilomètres. Le rayonnement solaire frappant la surface de la comète fait volatiliser (sublimation, état solide à gazeux) les gaz solidifiés de la surface libérant du même coup les particules de poussières, qui sont ensuite repoussées par les vents solaires pour former la queue. L'interaction avec les particules chargées et les rayons ultraviolets du Soleil ionise les gaz, rendant ainsi visible la queue gazeuse alors que celle de poussière est visible parce qu'elle diffuse la lumière du soleil.
Au début du siècle Joan Oort a émis l'hypothèse que les comètes proviendraient d'un nuage situé aux
confins du système solaire à quelque 50 000 UA (Unité Astronomique, 1 unité astronomie
correspond à la distance moyenne entre la terre et le Soleil soit: 149 600 000 de km). Aujourd'hui ce nuage est
connu sous le nom de nuage de Oort. Bien qu'il n'ait pas été observé comme tel, il est basé sur les
statistiques accumulées et son existence est admise. Une comète plonge vers le soleil si les conditions de son orbite et
perturbations attractives le permettent. Elle gagne alors de la vitesse et de la brillance lorsqu'elle approche du Soleil. Quelquefois, il
est possible qu'elle croise l'orbite de la Terre et les fragments de la queue de poussière donneront naissance à une pluie d'étoiles filantes.
Les étoiles filantes sont donc des particules de poussières comparables à des grains de sable, qui entrent dans notre
atmosphère. Leur très grande vitesse, qui peut atteindre plus de 70 km/s, les fait brûler. Cette vitesse dépend
principalement de 2 facteurs, la direction de rencontre avec la Terre et de la vitesse propre de la comète qui dépend évidemment de
son orbite ou provenance. Il existe principalement deux catégories d'étoiles filantes, celles qui appartiennent aux comètes ou au
système solaire et celles qui appartiennent au système galactique. La plupart des étoiles filantes que nous observons proviennent
d'une comète. Le tableau suivant résume les principales caractéristiques des pluies d'étoiles filantes.
| Nom | Date du maximum | Nombre de météores à l'Heure | Remarques |
|---|---|---|---|
| Quadrantites | 4-5 janvier | 100 | Faible |
| Hydraïdes | 3-5 janvier | 15 | |
| Lyrides I | 19-24 avril | 12 | Brillant |
| Virginides | 5-9 mai | 20 | |
| Aquarides | 1-8 mai | 20 | Longue traînée |
| Lyrides II | 10-21 juin | 8 | Bleu-vert |
| Delta Aquarides | 25 juillet - 3 aout | 35 | |
| Perséides | 9 au 13 aout | 70 | Faible et brillant |
| Cygnides | 7-8 septembre | 15 | |
| Orionides | 19 au 22 octobre | 30 | |
| Taurides | 6 au 10 novembre | 12 | |
| Léonides | 17 - 18 novembre | 35* | Très brillantes et explosions |
| Géminides | 14-15 décembre | 60 | Nombreuses |
| Ursides | 14 au 20 décembre | 10 |
| Composition | Ferreuses (%) | Pierreuses (%) |
|---|---|---|
| Fer | 85 | 25 |
| Oxygène | 0.5 | 33 |
| Silicium | 0 | 22 |
| Magnesium | 0 | 17 |
| Nickel | 14 | 0 |
| Autres | 0.5 | 3 |
Le croisement d'une comète avec l'orbite et de la Terre survient très rarement compte tenu de la dimension du système solaire. Si une étoile filante touche le sol ont l'appelle alors météorite. Il existe deux grand types de météorites, les pierreuses et les ferreuses. Le tableau ci-contre donne le poucentage des éléments présents dans les météorites.
Certaines météorites ou étoiles filantes sont plus spectaculaires que d'autres (plus lumineuses que la maghnitude -8), ont les appelle bolides ou boules de feu. Les bolides sont en fait de gros cailloux, et il est possible d'entendre un son aigu crépitant ou bien un sifflement. Ce son est audible plusieurs minutes après le passage du bolide. La plupart des bolides explosent dans la haute atmosphère entre 100 et 30 kilomètres d'altitude. Leur dimension peut varier de quelques décimètres à quelques mètres (et même plus!). Si des fragments survivent à l'entrée dans l'atmosphère, on les appelle météorites. Le cas le plus récent au Québec est la chute de St-Robert près de Sorel qui est tombée le 12 juin 1994 vers 20H. Des personnes ont vu et entendu le bolide traverser le ciel dans un éclat aussi lumineux que la pleine Lune. 25 morceaux ont été retrouvés, le premier quelques minutes après qu'il ait percuté le sol puis plusieurs autres dans les jours après l'explosion du bolide. Vous pouvez lire un article «grand public» de Denis Pagé du Comité consultatif sur les météorites et les impacts (CCMI) à l'Agence Spatiale Canadienne concernant ce bolide exceptionnel.
Notes: Les comètes sont faites de matériaux friables avec le résultat que jamais un résidu de comète n'a généré de météorite. Ces dernières proviennent plutôt des astéroïdes qui auraient dispersé des éclats lors de collisions.
La plus connue des comètes est sans doute celle de Halley qui a fait un retour en 1986. Cette comète croise l'orbite de la Terre et nous donne deux pluies. Les deux dernières grandes comètes qui nous ont visité sont Hyakutake en 1996 et Hale-Bopp en 1997. Ces deux comètes ont été les plus belles des 20 dernières années mais n'ont pas croisé l'orbite de la Terre. Elles n'ont donc pas généré de pluies d'étoiles filantes. Vous pouvez voir les photos qu'en ont fait des membres du Groupe Astro & CCD en suivant les deux liens précédents...
Les découvertes
Les astronomes amateurs découvrent plusieurs comètes par année mais dans la plupart des cas elles sont invisibles à l'oeuil nu. Il faut un télescope ou du moins une bonne paire de jumelles. Les comètes sont les seuls objets astronomiques pouvant porter le nom de leur découvreur. Seule l'Union Astronomique Internationale décide de la nomenclature officielle des objets célestes découverts.
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Les orbites
Dépendamment des perturbations des grandes planètes du système solaire, de l'inclinaison et de la vitesse, une comète peut établir trois types d'orbite: parabolique, hyperbolique ou elliptique.À une unité astronomique, la vitesse pour s'échapper du soleil est de 40km/sec. À cette même distance du Soleil, une comète allant à 42km/sec est sur une orbite parabolique et hyperbolique si plus rapide et finalement elliptique si elle est moins rapide. Les comètes du nuage de Oort ont des orbites très allongées dont le circuit dure des millions d'années. Par contre, on appelle périodiques celles qui reviennent après une période relativement courte comme la comète de Halley qui revient à tous les 76 ans. Les pluies d'étoiles filantes connues (voir le premier tableau) sont provoquées par des comètes sur une orbite elliptique. Dans les cas de paraboliques et hyperboliques, les comètes ne font qu'un pasage. Une comète sur orbite hyperbolique indique qu'elle est extra-solaire.
Le calcul et l'observation nous indiquent que la plupart des comètes ont des orbites elliptiques. Les paraboliques et les hyperboliques faisant moins de 1%. L'élaboration des orbites des comètes ou des planètes est une tâche assez complexe. Les principes de base ont été etablis il y a plus de 300 ans par Newton et Kepler. Pour déterminer une orbite, nous avons besoin de 6 paramètres soit:
- L'inclinaison du plan de l'orbite par rapport à celui de la Terre
- La longitude du nœud ascendant
- L'argument de la latitude du périhélie
- L'instant du passage au périhélie
- Le demi-grand axe de l'orbite.
- L'excentricité de l'orbite.
Aujourd'hui, avec Internet il est possible d'obtenir des fichiers de coordonnés et de paramètres orbitaux de dizaines de comètes visibles. Presque tous les programmes et logiciels d'astronomie peuvent lire ces fichiers et faire les calculs des orbites automatiquement et ainsi nous montrer leurs positions dans le ciel.
Qui est quoi?
Il est important de faire la distinction entre les différents constituants de notre système solaire. Parfois il y a confusion entre les mots: Étoile filante, bolide, météorite, comète et astéroïde.Étoiles filante: Grain de poussière qui brûle dans notre atmosphère laissant une traînée lumineuse derrière lui. La plupart proviennent des comètes.
Bolide: Étoile filante plus lumineuse que la magnitude -8, aussi appelée boule de feu. Les bolides sont en général causés par des morceaux de fer ou de roche provenant des astéroides. Si des fragments survivent à l'entrée dans l'atmosphère on les appelle météorites.
Météorite: Reste d'un objet solide qui a survécu à l'entrée dans l'atmosphère et qui se retrouve au sol.
Comète: Énorme boule de neige sale pouvant avoir jusqu'à environ 60 km de diamètre, composée de différents gaz à l'état solide auxquels est mêlée de la poussière de substances solides. Lorsqu'une comète arrive près du Soleil celui-ci réchauffe la surface alors des gaz et poussières s'échappent dans l'espace. Il est alors possible d'observer une queue.
Astéroïdes: Un astéroïde est une petite planète qui gravite généralement entre l'orbite de Mars et de Jupiter. Le plus gros est Céres avec 770 km de diamètre. Seulement quelques dizaines ont plus de 100km, les milliers d'autres font de quelques mètres à quelques dizaine de km. On n'a pas défini de diamètre minimum pour un astéroide, ni pour une planète d'ailleurs. Contrairement aux comètes, les astéroïdes sont composés de roches et de fer, ils ne produisent pas de queues (Il y aurait des exceptions: Dans certain cas, on dit qu'un astéroïde est une comète qui a perdu tous ses matériaux volatils). Un astéroïde peut à l'occasion passer très près de la Terre; On le nomme géocroiseur.
Une collision possible...
La collision avec la Terre d'un astéroïde ou d'une comète de taille plus ou moins importante est toujours possible. Nous savons aujourd'hui que la Terre est constamment bombardée de météorites. Il existe au Québec comme partout dans le monde des vestiges de collisions. L'un dès plus beaux cratères est celui du Nouveau-Québec découvert par avion dans les années 50.L'énergie que possède un tel corps en mouvement est vraiment surprenante. En juillet 1994, lorsque la comète Shomaker-Levy s'est écrasée sur Jupiter, nous avons observé à partir de nos télescopes d'amateur cette formidable explosion qui a laissé d'immenses taches sombres sur la planète durant des semaines entières. En fait la comète s'est desintégrée dans la haute atmosphère de Jupiter.
Autre exemple: Il y a 25 000 ans, un bolide de 50 m de diamètre frappa la Terre a une vitesse de seulement 11 km/s. Le cratère résultant de 1.2 km de diamètre est connu sous le nom de «Meteor Crater» en Arizona.
Si une telle collision devait se produire à nouveau, nous pouvons nous demander quels en seraient les effets? En utilisant une formule de base de la mécanique classique, nous pouvons écrire: E=1/2mv2. L'énergie que possède un corps en mouvement est proportionnelle à sa masse et au carré de la vitesse. Ce qui veut dire que si on double la vitesse d'un objet, on quadruple son énergie (dans ce cas-ci ont parle d'énergie cinétique). Le facteur v2 est donc d'une importante capitale dans le calcul.
Aujourd'hui, grâce aux nouvelles technologies de détection et de photographie du ciel, la NASA et la Marine Américaine ont mis en place
des systèmes de surveillance du ciel. Ces systèmes photographient des régions entières du ciel et des programmes informatiques
permettent de détecter des astéroïdes ou comètes qui pourraient entrer en collision avec la Terre. Des astronomes amateurs équipés de camera CCD peuvent aussi faire, plus modestement, le même travail. Je vous invite à lire l'article de Denis Bergeron sur le sujet.
Quelques images
Ci-contre, nous voyons une Perséide (trait horizontal au centre). Les autres traits sont des étoiles qui se sont déplacées (dû la rotation de la Terre) pendant l'exposition de plusieurs minutes. L'appareil photo étant sur trépied.
Photo de gauche: Comète et étoiles filantes! Photographie de la comete Hale-Boop en 1997. Au moment de prendre la photo une étoile filante
sporadique (a droite de l'image) est apparue.
Photo de droite nous voyons une Léonide. Cette fois, l'appareil photo était sur un téléscope guide permettant de compenser le mouvement de rotation de la Terre.
Comment observer une pluie d'étoiles filantes:
La plupart des pluies d'étoiles filantes semblent provenir d'un point précis de l'espace. On appelle ce point le radiant. Par exemple, le radiant des Léonides est justement dans la constellation du Lion. C'est en observant dans la direction de la constellation du Lion que nous avons alors le plus de chance d'apercevoir des étoiles filantes. Le radiant est en fait une perspective À titre de comparaison, en hiver la neige qui tombe devant notre auto en mouvement nous donne l'impression que les flocons arrivent tous d'un même point éloigné de l'espace.
À droite, représentation, vu de l'espace, d'une pluie d'étoiles filantes frappant la Terre. La direction d'arrivée indique le radiant.
À gauche, représentation du radiant vue de la Terre.
Si une étoile filante ne semble pas provenir d'un radiant connu on l'appelle sporadique. Chacune des pluies d'étoiles filantes n'est pas identique. L'âge de la comète, la grosseur de celle-ci, la vitesse et l'excentricité de l'orbite font que le spectacle n'est jamais le même année après année. Les deux plus belles pluies sont les Perséides et les Léonides.
Le cas des Léonides est plus intéressant. Cette pluie causée par la comète 55p/Tempel-Tuttle connait des sursauts tout à fait remarquables. A tous les 33 ans, la comète revient et produit des milliers de météores à l'heure. Les étoiles filantes se déplaçant à très grandes vitesses arrivent à 70 kilomètres par seconde, elles brûlent donc rapidement dans un éclat de lumière bleutée souvent très spectaculaire.
Pour observer les pluies d'étoiles filantes il faut suivre quelques règles de base:
- Un endroit dégagé et sans lumière
- Un ciel bien dégagé
- Porter des vêtements très chauds (tuque, mitaines, bottes, couvertures)
- Un peu de café!
- Une chaise longue ou un matelas gonflé
- Observer en direction du radiant si vous êtes seul
- Veiller tard (idéalement)
- Oberver avec des amis. Ceci permet de couvrir une plus grande suface sur ciel et augmente les chances d'observation. Tous ont alors la chance d'en voir plusieurs, mais ceux regardant dans la direction du radiant devraient en voir d'avantage.
Les observations nous indiquent que le meilleur moment pour apercevoir des étoiles filantes est tôt le matin en général. La Terre dans son mouvement de révolution autour du soleil et son sens de rotation nous permet de voir plus de météores à ce moment car, nous faissons face à l'apex (L'apex est le point vers lequel la Terre semble se diriger). Encore une fois, c'est le même principe que la neige qui tombe abondamment sur le pare-brise d'une automobile en mouvement. Il y a plus de flocons devant que derrière. Le graphique suivant indique les heures optimums d'observation, soit entre 2 et 4 heures du matin.
Il existe une association mondiale, l'International Meteor Organization ou IMO, sur l'observation des étoiles filantes. Cette association tient à jour des statistiques sur les pluies et aussi sur les météores ou bolides. Il est possible de transmettre des rapports d'observation à cette association, qui seront par la suite compilés et sauvegardés. Au Canada il y a le Comité Consultatif sur les Météorites et les Impacts (CCMI) de l'Agence spatiale canadienne qui vous invite (seulement, mais alors seulement dans les cas de bolides ou boules de feu exceptionnelles. Les rapport de simples étoiles filantes doivent plutot êtres envoyés à l'IMO) à remplir leur formulairede rapport des bolides canadiens (http://miac.uqac.ca/).
Voilà! Je vous invite donc à observer les pluies d'étoiles filantes, souvent le spectacle en vaut la peine et réserve plein de surprises.
Bonne chance!
Ou est la comète? Elle est ici tout près!
- Photographies et illustrations: Luc Bellavance
- Photograpie du cratère du nouveau Québec: Gouvernement du Québec
- Révision: Damien Lemay