Astronomie notions

Au début je pensais mettre un petit encart dans la partie géographie mais finalement il y a tellement de chose à dire que je préfère en faire un tuto à part.




Ce domaine est particulièrement utile pour les œuvres de science fiction où l'on retrouve une multitude de mondes. Il est aussi intéressant pour la conception de son monde de penser à plus large et son système solaire car c'est de lui que va découler pas mal de phénomènes naturels. (bin voui les dieux font pas tout le boulot ^^)
En général, sauf cas exceptionnel, un monde à une dimension astrophysique attachée alors peut être que quelques notions vous aideront.


Les divers astres stellaires.
Il en existe une quantité monstre mais on va s'arrêter aux principaux.

Les étoiles. L'étoile est le cœur d'un système solaire c'est elle qui va apporter la lumière sur votre monde. C'est une sphère de plasma qui de part sa masse et sa température peut entrainer la fusion nucléaire de l'hydrogène qui la compose. On distingue plusieurs types d'étoiles classées en fonction de leur couleur et leur température. Sa duré de vie dépend de sa composition et de sa taille, plus elle est grosse plus sa durée de vie est courte.



Une étoile nait de la contraction d'un nuage d'hydrogène au début de sa vie c'est une proto étoile.

En fin de vie, une fois qu'elle a brulé tout son carburant, la pression qui équilibrait gravité et réaction nucléaire s'effondre. L'étoile s'effondre sur elle-même et parfois explose (super nova). Elle donnera soit un trou noir que tout le monde connait. Une masse s'effondrant sur elle même qui aspire tout. Soit un Pulsar, une étoile à neutron. Le pulsar est une étoile effondrée qui émet des pulsations électromagnétiques. (Regardez dans le ciel cherchez une étoile qui "clignote")

Pour résumé la vie ne peut apparaitre qu'autour d'un soleil suffisamment chaud c'est-à-dire un soleil qui n'est pas en fin de vie. Il est possible d'avoir une vie auprès d'autres soleils mais ce sera soit des civilisations anciennes, soit des civilisations récentes arrivées par un moyen quelconque (donc déjà évoluées avant son implantation).

Les doubles systèmes : système solaire avec plusieurs étoiles. Cela existe néanmoins il faudra prendre en compte un champ gravitationnel différent et plus difficile à gérer.

Les planètes et satellites.
La planète est l'endroit qui va accueillir la vie (on verra après le cas des satellites) On distingue deux sortes de planètes. Les telluriques et les gazeuses.
Les planètes telluriques : se sont des planètes à noyau dur, c'est-à-dire qu'elle possède un sol. Suivant les conditions (éloignement de son soleil, rotation…). Elle sera plus ou moins solide et de divers constitution, glace, lave, terre, eau liquide….

Les planètes gazeuses ou joviennes, sont des planètes géantes gazeuse très volumineuse et peu dense, il n'y a pas de sol. Le développement de la vie est impossible ou du moins ne peut pas dépasser le stade unicellulaire. Par contre ce genre de planètes est colonisable, si l'avancée technologique est suffisante.

Les satellites : on parle de satellites pour un corps céleste tournant autour d'un autre, ici je parlerais des "lunes" les corps célestes tournant autour d'une planète. En général, ils sont tous telluriques c'est-à-dire on tous un sol. Ils répondent aux mêmes lois que les planètes. Plus une planète est grosse plus elle pourra avoir de satellites.

Quelques exemples dans notre propre système solaire.

Note : Pluton récemment délassé n'est plus une planète.

Venus : c'est une planète telluriques, elle est trop proche du soleil a la limite de la zone habitable et son rythme de rotation sur elle-même très lent (une journée = 243 jours) résultat : elle présente presque toujours sa même face au soleil. De plus son atmosphère et très épaisse et essentiellement composée de dioxyde de carbone qui conserve la chaleur (effet de serre) . Il y fait très chaud (+400 C° à la surface). La pression y est très forte également environ 90 atmosphères (équivalent de la pression des fonds marin à plus d'un kilomètre de profondeur)

Mars : jadis dans la zone habitable elle a connu une période idéal avec présence d'eau liquide à sa surface. Néanmoins sa petite taille n'a pas permis de conservé une atmosphère assez riche pour la maintenir au chaud, elle est trop froide même si on le suppose elle aurait pu abriter la vie jadis, il y fait désormais trop froid pour que l'eau reste liquide (entre -3 et -130 C).

Jupiter et les satellites galiléens : Jupiter est une géante gazeuse, son atmosphère est composée essentiellement d'hélium et d'hydrogène c'est une planète à la masse très faible (elle pourrait flotter dans l'océan) Il n'y a pas de sol et ses couches gazeuses sont constamment en mouvement. La tache rouge bien connue est une tempête anticyclonique stable (elle fait deux à trois fois la taille de la terre). Jupiter possède plus d'une soixantaine de satellites. Ses satellites ont diverses tailles, mais on en reconnait quatre facilement (visibles avec une paire de jumelles de bonne qualité) ce sont les lunes galiléennes : Io, Europe, Callisto et Ganymède (le plus grand du système solaire). Io est entièrement recouverte de glace mais grâce à son activité sismique qui la réchauffe on sait que sous la glace il y a de l'eau liquide.

Saturne et Titan : comme Jupiter, Saturne est une géante gazeuse elle possède le second plus gros satellite du système solaire, Titan qui possède une atmosphère dense. Elle possède également des annaux, des débris de glaces et de poussières pris dans le champ gravitationnel de la planète.

Les astéroïdes et comètes
Ces corps célestes de petites tailles ont leur importance car ils sont un des facteurs délimitant une zone habitable. Composés de glace ou de roche plus ou moins métalliques on sait qu'ils participent à la création d'une planète mais qu'ils peuvent s'avérer dangereux s'ils entrent en collision (pour les plus gros) avec une planète car ils gêneraient un trop fort chamboulement pour qu'une forme de vie y survive.


Condition générale pour l'éclosion de la vie.
Une planète pour devenir propice au développement de la vie doit répondre à certains critères dont voici les principaux :

- On suppose qu'il faut que la planète soit pourvue d'au moins une atmosphère ( la notre est à base d'azote). Elle joue un rôle de protection contre les rayons cosmiques et les astéroïdes, ainsi qu'un rôle dans la régulation de la température. La biomasse étant sensible aux brusques changements de températures important. Sans atmosphère il n'y a pas "d'air" sur la planète

- De l'eau sous forme liquide (l'eau est indispensable au développement de la vie). L'eu est le solvant idéal pour la plus part des réactions biochimiques. Néanmoins même si cela est peu probable rien n'empêche la possibilité d'un autre solvant.

- Une tectonique des plaques et la présence de certains éléments chimiques indispensables : la planète doit avoir un sol, une activité sismique permet le renouvellement des ressources. Certains éléments sont indispensables pour créer la vie suivant la base choisie sur terre la biomasse est a base de carbone (CHONPS, Carbone, Hydrogène, Oxygène, Azote, Phosphore, Soufre sont les atomes composant l'ADN commun à toute la biomasse de la Terre). La présence de métaux permettra l'essor d'une civilisation plus complexe.

- Elle doit avoir la bonne taille ni trop grosse ni trop petite. La taille d'une planète influence sa capacité à conserver une atmosphère et donc à développer la vie.

- Elle doit être dans la zone habitable de son système : cette zone plus ou moins large suivant les soleils correspond à l'éloignement idéal de la planète de son étoile pour que les conditions de température soit idéale. De même sa rotation doit être à peut près régulière si elle est excentré l'écart de température serait un frein.

- La planète doit s'intégrer dans un système solaire possédant une planète jovienne ou un champ gravitationnel particulier. La principale menace dans un système solaire ce sont les corps célestes dérivant comme les astéroïdes et les comètes. Si ceux de petites tailles sont détruits par leur entrée dans une atmosphère, les plus gros sont une véritable menace pour le développement d'une forme de vie. Cas de l'extinction des dinosaures.
Une planète jovienne dans un système solaire jouera le rôle te tampon grâce un champ gravitationnel important qui va retenir les astéroïdes. Jupiter pour notre système joue ce rôle de protecteur.

- Le système doit être suffisamment éloigné des étoiles à risque (étoiles à rayonnement gamma, trou noir…) et son étoile doit avoir une durée de vie suffisante pour laisser le temps à la civilisation de se développer. En général, la zone habitable d'une galaxie se trouve à sa périphérie. On suppose que les étoiles de type F et G sont de bonnes candidates.



L'évolution de la vie.
Les conditions d'une planète, gravité, exposition solaire, constitution de la surface… vont modeler la vie qui y réside, l’adapter. (Théorie de l'évolution de Darwin) pensez faire une sorte de chaine alimentaire de votre faune et flore.

Je ne peux prendre que notre planète comme exemple mais voici comment sur la terre la vie est apparue.
Pour faire bref et peu complexe la vie est apparue dans une forme simple avant de se complexifier. La molécule, la cellule procaryote, puis l'eucaryote, l'amibe pour finir par les corps plus complexes végétal et animal.

La nature répond à un cycle universel. En général tout commence avec la photosynthèse. Les plantes utilisent le dioxyde de carbone pour se reproduire. Elles sont mangées par les herbivores qui sont à leur tour mangés par les carnivores qui à leur mort seront dégradés par des insectes et des bactéries et réutilisés par les plantes pour se développer.
Même si on sait qu'il existe des variantes, on peut supposer qu'une planète où à éclot la vie répondra à ce cycle qui permet d'équilibrer et de réguler la population et donc ainsi d'éviter sa destruction.
Créer donc sur votre planète une faune et une flore qui s'équilibrent.


Les axes et les rotations.
Dans un système solaire, tout tourne autour de l'étoile… Si si je vous assure non seulement notre planète est ronde mais en plus elle n'est pas le centre de l'univers. ^^
En faite dans un système solaire tout tourne autour de quelque chose c'est cette force qui génère entre autre la gravité.

Tout tourne autour d'un axe. Il faudra déterminer celui de votre monde il aura une influence notamment sur le climat et les zones de température. Pour prendre exemple sur notre système planétaire :
La Terre tourne autour du soleil en un an (364.25 jours). Sa position détermine les saisons. L'axe de rotation n'est pas cyclique mais elliptique. Il y a des passages où la planète est plus proche de son soleil d'autre plus éloignée.



La planète en général tourne également sur elle-même ce qui donne le rythme diurne. Cycle jour/nuit. Il peut arriver qu'une planète ne tourne pas sur elle-même, présentant une seule face toujours à son soleil. Il y aura donc une zone diurne très chaude, une zone nocturne très froide et un ceinture de crépuscule permanent tempéré à vous d'imaginer les divers populations qui pourraient se développer dans ces conditions.

A chaque satellite, il faut rajouter un de ces doubles cycles (tourne sur elle-même et autour de sa planète et voir les influences que cela peut avoir sur la vie et son milieu. On peut schématiser les rotations de votre monde et placer divers éléments comme les marées, les solstices, les équinoxes… C'est assez complexe lorsqu'on n'a aucune notion d'astrophysique, il ne faut pas hésiter à regarder dans les livres et prendre comme modèle des planètes connues.
C'est l'attraction d'un satellite qui va générer les marées.


Zones habitables :
Il faut définir les zones habitables de votre univers : ce sont les endroits où une forme de vie peut se développer naturellement c'est-à-dire que les conditions sont réunis pour.

Néanmoins suivant le développement de votre civilisation, elle pourra coloniser des zones qui ne sont pas normalement habitables. Il faut pour cala un niveau de technologie suffisant. Votre civilisation peut coloniser un endroit ou des formes de vie plus primitives existent déjà. Dans ce cas la planète est déjà habitable. Soit grâce à sa technologie la rendre habitable. Il existe un principe de science fiction rependu :

La terra formation : c'est le principe qui permet de rendre vivable une planète inhospitalière. Cela consiste à lui donner une atmosphère pour l'amener à bonne température et suffisamment d'eau liquide pour qu'elle amorcer d'elle-même le processus de création de la vie.


Gestion du temps.
Le temps est défini par la rotation d'une planète autour de son soleil et sa propre rotation. Il est intéressant de se faire un calendrier en plaçant les solstices et les équinoxes, les saisons, la duré du cycle diurne. Je rappelle que la vie encore une fois a besoin de ce cycle jour nuit pour se développer.

Pour rappelle pour la terre :
Une rotation autour du soleil donne une année soit 365.25 jours
Une rotation sur elle-même donne une journée 24h


Les distances et la vitesse.
Quelques distances :
Distance entre le Soleil et Vénus = 108 millions de km (0,7 ua)
Distance entre la Terre et le Soleil = 8,32 minutes-lumière = 150 millions de km (1,0 ua)
Distance entre le Soleil et Mars = 228 millions de km (1,5 ua)
Distance entre le Soleil et Jupiter = 780 millions de km (5,2 ua)
Distance entre la Terre et la Lune =384 400 km
Distances entre la Terre et Jupiter : 591 millions de km (4,0 ua)/ 965 millions de km (6,4 ua)
Distance entre la Terre et Mars = 55758 millions de kilomètres soit 0,3727 ua
Distance entre le Soleil et Proxima du centaure (étoile la plus proche de nous) = 4,22 années-lumière,
Notre voisine la galaxie d'Andromède se situe à environ 2,5 millions d'années-lumière

Quelques notions de vitesse
En SF les personnages seront très probablement amenés à voyager dans différents mondes éloignés les un des autres. Attention à avoir des notions claires des distances pour se faire une idée du temps que dureront les voyages.
A vous de trouver une technologie usant d'une vitesse adaptée à la distance que vous aller utiliser.

Vitesse du son dans l'air (15°c): 340 m/s (1 224 km/h)
Vitesse du son dans l'eau (pure à 20 °c) : 482,343 m/s (5 336,435 km/h)
Vitesse du son dans le vide : 0m/s
Le son à besoin de se déplacer dans un élément donc il n'y a pas de son dans le vide de l'espace.
Vitesse de la lumière : 300 000 km par seconde

Mesure de distance
1 Kilomètre (Km) = 1000 mètres (m)
Le kilomètre est utilise pour les dimensions terrestres
1 unité astronomique (ua) = 1.495 978 707 00 X 1011 m = 8.32 minutes lumière
Utilisé pour les "petites" distances en astrophysique par exemple dans le cadre d'un système solaire.
1 Année lumière (al) : 9461 milliards de kilomètres = 63 241,077 ua
Distance parcouru en 365.25 jours par la lumière. Unité de mesure communément adoptée par les profanes et en SF car elle est compréhensible par tout le monde principalement utilisé pour les distances entre différents systèmes solaires relativement proches.
1 parsec (pc) = 3,2616 al = 206 265 ua
Unité de mesure communément utilisé en astrophysique pour les distances.

Selon la théorie de la relativité rien ne peut aller plus vite que la lumière mais dans la science fiction, il est commun d'adopter pour les voyages interstellaires une vitesse qui va au-delà.
Distorsion espace temps. Principe qui permet de voyager en créant une distorsion de l'espace autour d'un vaisseau.
Voyage dans le temps C'est également un principe très répandu dans la SF. Il y a ici beaucoup de liberté quant à son interprétation. A vous de conserver une certaine logique et surtout à bien anticiper pour éviter les anachronismes et les paradoxes.



La magie de la SF mis à mal par la réalité
Dans le vide il n'y a ni combustion, ni son. Un vaisseau qui explose ne va pas bruler pendant des heures ou faire un gros "boom". De même les gros réacteurs des vaisseaux ne feront pas le moindre bruit dans l'espace.

Tout objet en mouvement dans le vide garde une vitesse constante : c'est-à-dire que si vous lancez une balle celle si va continuer son chemin toujours a la même vitesse jusqu'à ce qu'elle rencontre un obstacle (et vue la distance entre les différents astres stellaires y'a quasiment aucune chance. ^^) Il n'y a pas de gravité dans le vide. Impossible de "nager" pour rejoindre un endroit.

Rien ne peut survivre dans le vide : sans équipement adapté (scaphandre) entre le froid (o°K) et le vide il est impossible de survivre dans le vide. De même tout est aspiré à l'extérieur en cas de dépressurisation d'un habitacle.

Quelques définitions :
Équinoxe : est un point de l'orbite terrestre qui est atteint lorsque le Soleil est exactement au zénith sur l'équateur terrestre.

Solstice est un événement astronomique qui se produit lorsque la position apparente du Soleil vu de la Terre atteint son extrême méridional ou septentrional.


Quelques liens utiles :
Générateur de systèmes Merci Kaz


Sources :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Wikip%C3%A9dia:Accueil_principal
http://www.astronomes.com
http://commons.wikimedia.org