Le télescope spatial Herschel : 

 Herschel_horizontal_labo.jpg

(Crédits : ESA)

Ce satellite est équipé de trois instruments de mesure capables de travailler sur différents intervalles de longueur d'onde :

HIFI : 157 à 212 µm et 240 à 625 µm

PACS : 55 à 210 µm

SPIRE : 194 à 672 µm

Le site officiel français dédié à la mission Herschel ( www.herschel.fr ) est source d'informations de grande qualité, tant du point de vue scientifique que pédagogique.

Ci-dessous des liens vers quelques vidéos de ce site :

      La mission Herschel            La lumière infrarouge :         L'astronomie infrarouge :

astro_ir.png ir.png astro_ir.png

Pourquoi le nom d'Herschel pour ce satellite ?

William Herschel (1738-1822), astronome et musicien a découvert les le rayonnement infrarouge. Cette découverte est racontée dans l'animation ci-dessous (source CEA) :

La version originale de cette vidéo se trouve sur : http://www.cea.fr/multimedia/Pages/videos/culture-scientifique/physique-chimie/decouverte-infrarouges.aspx

Rayonnements électromagnétiques :

L'image ci-dessous (Source Nasa- reprise par Wikipédia) montre l'opacité de l'atmosphère au rayonnement électromagnétique, et ce, en fonction de leur longueur d'onde.

1- Citer des domaines du spectre électromagnétique pour lesquels l'atmosphère :

   - est transparente

   - est opaque

   - est quasiment transparente

2- L'image montre également trois instruments d'observation astronomique : l'un sur Terre et les deux autres dans l'espace.

 2.1- Nommer chacun de ces instruments et donner leur domaine d'application

 2.2- Pourquoi deux de ces instruments sont-ils embarqués dans l'espace ?

 2.3- Ci dessous, voici deux autres instruments d'observation astronomique :

       un télescope d'amateur :          le satellite Hubble (Crédits : Nasa) :

       celestron.png               hst_sts82.jpg

Dans le graphique ci-dessus, où devrait-on placer ces instruments ?

2.4- Quel intérêt a-t-on à envoyer dans l'espace un télescope tel que celui embarqué dans le satellite Hubble ?

3- A l'aide des différents documents rencontrés sur cette page, et de recherches personnelles approfondies, réaliser un tableau tel que celui ci-dessous. Pour chaque domaine du spectre électromagnétique cité, on donnera :

   - l'intervalle des longueurs d'ondes correspondant au domaine

   - des sources naturelles émettant dans ce domaine

   - des sources artificielles émettant dans ce domaine

   - des dispositifs de détection des ondes électromagnétiques

tableau.png

4- Les premières observations astronomiques se faisaient, naturellement, à l'oeil  nu, puis avec l'oeil placé derrière l'oculaire d'une lunette ou d'un télescope.

astro_peinture.jpg

Le spectre d'observation des astronomes s'est depuis considérablement élargi, allant des rayons gamma aux ondes radio !

 4.1- La figure ci-dessous donne le spectre d'émission du Soleil (mesure faite sur Terre, avec un spectroscope à fibre optique) :

spectre_soleil.png

Ce rayonnement électromagnétique est qualifié de rayonnement thermique. La loi de Planck en donne un modèle théorique pour un "corps noir". Dans une première approximation, un grand nombre de corps constituant l'Univers émettent un rayonnement thermique qui peut être modélisé par la loi de Planck. Cette image est un lien vers une simulation en ligne de cette loi :

loi_wien_phet.png

 Cette courbe présente un maximum pour une longueur d'onde lm : c'est la longueur d'onde émise par le "corps noir" avec la plus grande intensité.

De quel paramètre dépend la longueur d'onde lm ?

 4.2-  Cette longueur d'onde lm peut également se calculer par la loi de Wien :

lm.T = 2,898.10-3 K.m

relation dans laquelle T représente la température du corps noir, température exprimée en Kelvin.

4.2.1- Estimer la température de la photosphère solaire.

4.2.2- Voici un extrait de la brochure BR-262_Herschel_brochure_V42.pdf que l'on peut trouver sur le site officiel http://herschel.esac.esa.int/home.shtml . Expliquer et justifier par un calcul numérique, le propos des deux dernières phrases de ce paragraphe :

brochure.png

5- Quel intérêt y-a-t-il à réaliser des observations astronomiques dans d'autres domaines de longueurs d'ondes que le visible ?

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