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Mécanique Céleste

Mécanique céleste

Astronomie > Système solaire ---- La mécanique céleste est un terme qui désigne la description du mouvement d'objets astronomiques tels que les étoiles et planètes à l'aide des théories physiques et mathématiques. Les domaines de la physique les plus directement concernés sont la cinématique et la dynamique (classique ou relativiste). Dans l'antiquité on distinguait la mécanique céleste de la mécanique terrestre, les deux mondes étant, pensait-on à l'époque, régis par des lois complètement différentes (ici-bas les « choses » « tombent », là-haut elles se « promènent »). Cette conception s'intégrait dans la conception ptoléméenne du géocentrisme. Ce fut Isaac Newton qui montra le premier que les deux mécaniques étaient régies par la même force physique : la gravitation universelle. Au , Einstein généralisera cette loi en l'incluant dans sa théorie de la relativité générale. Celle-ci permit notamment d'expliquer le phénomène de l'excès de l'avance du périhélie de la planète Mercure.

Voir aussi

Articles connexes


- Conique
- Orbite
- Problème à N corps
-
ja:天体力学

Astronomie

ko:천문학 ms:Astronomi ja:天文学 simple:Astronomy th:ดาราศาสตร์ L'astronomie est la science de l'observation des astres, à partir de laquelle elle établit l'origine, l'évolution, les propriétés physiques et chimiques des astres, la mécanique céleste. Astronomie vient du grec αστρονομία (άστρον et νόμος) ce qui signifie loi des astres. L'astronomie est l'une des rares sciences où les amateurs peuvent encore jouer un rôle actif. Elle est en effet pratiquée à titre de loisir auprès d'un large public d'astronomes amateurs : les plus passionnés et expérimentés d'entre eux participent à la découverte d'astéroïdes et de comètes. C’est à ce sujet un loisir particulièrement populaire en France, notamment par la Nuit des étoiles. Nuit des étoiles]]

Histoire de l'astronomie

Article détaillé : histoire de l'astronomie L'astronomie est souvent considérée comme la plus ancienne des sciences. L'archéologie révèle en effet que certaines civilisations disparues de l'âge du bronze, et peut-être du néolithique, avaient déjà des connaissances en astronomie. Elles avaient compris le caractère périodique des équinoxes et sans doute leur relation avec le cycle des saisons, elles savaient également reconnaître certaines constellations. L'astronomie moderne doit son développement à celui des mathématiques depuis l'antiquité grecque et à l'invention d'instruments d'observation à la fin du Moyen Âge. Si l'astronomie s'est pratiquée pendant plusieurs siècles parallèlement à l'astrologie, le siècle des lumières et la redécouverte de la pensée grecque a vue naître la distinction entre la raison et la foi, si bien que l'astrologie n'est plus pratiquée par les astronomes.

Antiquité

À ses débuts, l'astronomie consiste simplement en l'observation et la prédiction du mouvement des objets célestes visibles à l'œil nu. Quelques apports par différentes civilisations :
- Le Rig-Veda mentionne 27 constellations associées au mouvement du Soleil ainsi que les 12 divisions zodiacales du ciel.
- Les anciens Grecs font d'importantes contributions à l'astronomie, notamment la définition du système de magnitude.
- La Bible contient un certain nombre d'énoncés au sujet de la position de la Terre dans l'Univers et sur la nature des étoiles et des planètes.
- En 500, Âryabhata présente un système mathématique dans lequel la Terre tourne sur son axe et considére le mouvement des planètes par rapport au Soleil.

Moyen Âge : les arabes développent l'héritage grec

L'astronomie se développe peu en Europe lors du Moyen Âge, mais elle est alors florissante dans le monde arabe. L'astronome arabe al-Farghani écrit beaucoup sur le mouvement des corps célestes ; son œuvre est traduite en latin au . À la fin du , un grand observatoire est construit près de Téhéran par l'astronome al-Khujandi. Il effectue une série d'observations qui lui permettent de calculer l'obliquité de l'écliptique. En Perse, Omar Khayyam compile une série de tables et réforme le calendrier. Les savant musulmans de l'époque médiévale qui s'occupent d'astronomie sont nombreux (El Battani, El Farabi, El Keyyam, El Kindi, El missri, El Maghribi, El Rasi, Ibn El Heythem, El Beyrouni)...

Renaissance : du géocentrisme à l'héliocentrisme

Pendant la Renaissance, Copernic propose un modèle héliocentrique du système solaire. Cette idée est défendue, étendue et corrigée par Galilée et Kepler. Galilée imagine la lunette astronomique pour améliorer ses observations. S'appuyant sur des relevés d'observation très précis faits par le grand astronome Tycho Brahé, Kepler est le premier à imaginer un système de lois régissant les détails du mouvement des planètes autour du Soleil, mais n'est pas capable de formuler une théorie allant au-delà de la simple description présentée dans ses lois.

Ère industrielle

On découvre que les étoiles sont des objets très lointains. Avec l'introduction de la spectroscopie, on montre qu'elles sont similaires à notre soleil, mais dans une grande gamme de température, de masse et de taille. L'existence de notre Galaxie, en tant qu'ensemble distinct d'étoiles, n'est prouvée qu'au début du du fait de l'existence d'autres galaxies. Peu après, on découvre l'expansion de l'univers, conséquence de loi de Hubble, établissant une relation entre la vitesse d'éloignement des autres galaxies par rapport au système solaire et leur distance. La cosmologie fait de grands progrès durant le , notamment avec la théorie du Big-Bang, largement supportée par l'astronomie et la physique, comme le rayonnement thermique cosmologique (ou rayonnement fossile), et les différentes théories de nucléosynthèse expliquant l'abondance des éléments chimiques et de leurs isotopes.

Les disciplines de l'astronomie

À son début, durant l'antiquité, l'astronomie consiste principalement en l'astrométrie, c'est-à-dire la mesure de la position dans le ciel des étoiles et des planètes. Plus tard, des travaux de Kepler et de Newton nait la mécanique céleste qui permet la prévision mathématique des mouvements des corps célestes sous l'action de la gravitation, en particulier les objets du système solaire. La plus grande partie du travail dans ces deux disciplines (l'astrométrie et la mécanique céleste), auparavant effectué à la main, est maintenant fortement automatisée grâce aux ordinateurs et aux capteurs CCD, au point que maintenant elles sont rarement considérées comme des disciplines distinctes. Dorénavant, le mouvement et la position des objets peuvent être rapidement connus, si bien que l'astronomie moderne est beaucoup plus concernée par l'observation et la compréhension de la nature physique des objets célestes. Depuis le , l'astronomie professionnelle a tendance à se séparer en deux disciplines : astronomie d'observation et astrophysique théorique. Bien que la plupart des astronomes utilisent les deux dans leurs recherches, du fait des différents talents nécessaires, les astronomes professionnels tendent à se spécialiser dans l'un ou l'autre de ces domaines. L'astronomie d'observation est concernée principalement par l'acquisition de données, ce qui inclut la construction et la maintenance des instruments et le traitement des résultats. L'astrophysique théorique est principalement concernée par la recherche des implications observationnelles de différents modèles, c'est-à-dire qu'elle cherche à comprendre et à prédire les phénomènes observés. L'astrophysique est la branche de l'astronomie qui détermine les phénomènes physiques déduits par l'observation des astres. Actuellement, les astronomes ont tous une formation poussée en astrophysique et leurs observations sont presque toujours étudiées dans un contexte astrophysique. En revanche il existe un certain nombre de chercheurs et chercheuses qui étudient exclusivement l'astrophysique. Le travail des astrophysiciens est d'analyser des données d'observations astronomiques et d'en déduire des phénomènes physiques. Les domaines d'études de l'astronomie sont aussi classés en deux autres catégories :
- Par sujet, généralement selon la région de l'espace (par exemple, l'astronomie galactique) ou le type de problème adressé (formation des étoiles, cosmologie)
- Par le mode d'observation, selon le type de particules détectées (lumière, neutrino) ou la longueur d'onde (radio, lumière visible, infrarouge).

Disciplines par sujet

Disciplines par type d'observation

Voir aussi


- astronomes célèbres
- conquête de l'espace
- images d'astronomie sur wikipédia.fr
- liste des articles d'astronomie
- Observatoire européen austral
- symboles astronomiques
- Union astronomique internationale

Chronologies en astronomie


- astronomie du système solaire
- satellites artificiels et sondes spatiales
- satellites naturels
- télescopes, observatoires et la technologie d'observation

Outils astronomiques


- logiciels d'astronomie
- lunette astronomique
- observatoire
- télescope

Liens externes


- [http://tercoif.club.fr/observationetimagerie/index.html OBSERVATION ET IMAGERIE - Site dédié à la théorie et à la pratique de l'imagerie astronomique et photographie pour tous les publics, du novice au chevronné]
- [http://www.astronomike.net/ Annuaire d'astrophotos]
- [http://www.futura-sciences.com/sinformer/n/univers.php Actualités astronomie]
- [http://www.astrofiles.net Astrofiles: les dossiers de l'astronomie]
- [http://www.auroresboreales.com Aurores Boréales]
- [http://www.obspm.fr/encycl/f-encycl.html Encyclopédie des Planètes Extrasolaires]
- [http://www.astrosurf.com Le site français de l'astronomie amateur]
- [http://www.astrosurf.com/ Astrosurf]
- [http://www.astro5000.com/ Astro5000]
- [http://astronomie.aucoeurdelatoile.com/ Astro kid's]
- [http://www.astrosurf.com/pioneerastro/ pioneer-astro]
- [http://www.esa.int Site de l'ESA]
- [http://www.extrasolar.net Extrasolar Visions]
- [http://www.eso.org/ Site de l'ESO ]
- [http://www.nasa.gov/ Site de la NASA] catégorie:astronomie

Système solaire

ko:태양계 ms:Sistem suria ja:太陽系 simple:Solar system th:ระบบสุริยะ Un système solaire ou système stellaire désigne un système composé d'une ou plusieurs étoiles, c'est-à-dire un astre de même nature que notre Soleil, entouré d'une ou plusieurs planètes. Pour éviter toute confusion, on utilisera le terme système stellaire comme terme générique et système solaire pour notre système planétaire. On peut imaginer que nous serions dans un système à deux étoiles si Jupiter avait eu une masse dix fois plus importante. Tout comme le soleil, elle se serait effondrée sur elle-même provoquant une deuxième étoile de 4,2 à 6,2 fois plus éloignée.

Composition et structure du système solaire

Notre système solaire, constitué du Soleil et de neuf planètes, dont la Terre, avec leurs satellites, ainsi que d'astéroïdes et de comètes, est resté le seul connu jusqu'à la fin du . C'est pourquoi le terme système solaire suffit à le désigner. Au centre se situe le Soleil, une étoile relativement petite mais qui contient néanmoins 99,86 % de la masse de tout le système. De par sa masse, l'intérieur du Soleil atteint une densité et une température telles que des réactions de fusion nucléaire peuvent se produire en son sein, dégageant de ce fait d'énormes quantités d'énergie. La plus grande partie de cette énergie est libérée dans l'espace sous forme de radiation électromagnétique, principalement sous forme de lumière visible. Le Soleil émet aussi un flux de particules chargées appelé le vent solaire. Ce vent solaire interagit fortement avec la magnétosphère des planètes et contribue à éjecter les gaz et poussières en dehors du système solaire. Les planètes les plus proches du Soleil sont les planètes telluriques, petites, rocheuses et denses. En partant du Soleil, on trouve Mercure, Vénus, la Terre et Mars. Il existe au-delà de Mars une ceinture d'astéroïdes composée de milliards de corps, dont la taille varie de quelques centimètres à plusieurs dizaines de kilomètres. Ensuite, c'est le domaine des planètes géantes, gazeuses et peu denses : Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. Pluton, la planète la plus éloignée du Soleil, minuscule, solide et peu dense, avec une orbite très inclinée, est l'objet le plus grand d'une seconde ceinture d'astéroïdes gelés, appelée ceinture de Kuiper. Cette ceinture, peuplée de milliers d'astéroïdes, semble être le réservoir des comètes à courte période. Enfin, il existerait, encore plus loin que la ceinture de Kuiper et jusqu'à une distance de deux années lumière un énorme nuage sphérique, appelé nuage d'Oort, qui contiendrait des milliards de noyaux cométaires. Il existe toute une série de mnémoniques pour se souvenir de l'ordre des planètes à l'intérieur du système solaire, comme par exemple la phrase suivante Monsieur Vous Travaillez Mal, Je Suis Un Novice. (Point).

Les planètes du système solaire

Toutes les caractéristiques des planètes sont données relativement à celles de la Terre. S'agissant du Soleil, son diamètre équatorial est de 109,3 fois celui de la Terre, pour une masse de 332 946 fois celle de la Terre.
-
Traditionnellement, Pluton est considérée comme une planète. Néanmoins, sa composition et son orbite en font un objet beaucoup plus proche des objets de Kuiper que des autres planètes. Certains scientifiques ont longtemps pensé qu'il pouvait s'agir d'un satellite de Neptune expulsé de son orbite. Mais les récentes observations font que certains astronomes considèrent dorénavant Pluton comme l'objet de la ceinture de Kuiper le plus proche du Soleil.
La troisième loi de Kepler, trouvée en 1618 et publiée l’année suivante, nous dit que, pour toutes les planètes du système solaire, le carré de la période T de révolution de la planète autour du Soleil divisé par le cube du demi-grand axe a de la trajectoire elliptique de cette planète donne le même nombre : T²/a³ = constante 1618 Article connexe : Logarithme sur l'ordre des planètes

Origine et évolution du système solaire

L'hypothèse actuelle de la formation du système solaire est l'hypothèse de la nébuleuse solaire, avancée dès 1755 par Emmanuel Kant. L'évolution du système solaire depuis sa naissance jusqu'à sa mort est très lente et s'étale sur plus de 10 milliards d'années.

Origine dans les poussières d'étoiles

On estime généralement aujourd'hui que le système solaire est né de la contraction, sous l'effet de sa propre masse, d'un nuage moléculaire interstellaire froid et dense fait de gaz, essentiellement d'hydrogène et d'hélium, qui sont les atomes les plus présents à la naissance de l'univers. Il devait y avoir également des grains de poussière et de l'eau sous forme de glace. Ce nuage, appelé nébuleuse solaire, après avoir acquis une forme régulière, probablement un disque, avec un mouvement de rotation, commença à se différencier en plusieurs parties. La plus grande partie se rassembla au centre pour former une proto-étoile, le futur soleil. D'autre part, les grains de poussières s'agglomérèrent. Par effet de gravité, de plus en plus de matière aurait été attirée formant ainsi des protoplanètes. Le centre tournant plus vite que le bord et étant plus comprimé, la température s'y est accrue. Dès que la masse centrale fut assez dense et chaude, des réactions de fusion nucléaire se seraient alors déclenchées; ce qui aurait donné naissance au Soleil, notre étoile. La date estimée de ce phénomène est de -4,56 milliards d'années. Les plus grosses des protoplanètes attirèrent les plus petites et firent le vide autour d'elles ; en grossissant, elles devinrent sphériques. De plus, les réactions nucléaires créèrent un puissant vent solaire qui entraîna la majorité des gaz et poussières restants. C'est ainsi qu'on arriva au système solaire tel que l'on peut l'observer actuellement.

Et demain?

Dans 5 milliards d'années environ, le Soleil aura épuisé ses réserves d'hydrogène, qui se seront transformées en hélium, et changera de structure. Son noyau se contractera mais il deviendra beaucoup plus volumineux. Il devrait se transformer en géante rouge, cent fois plus volumineuse qu'à l'heure actuelle. Les planètes les plus proches, Mercure et Vénus, devraient être détruites. Il va ensuite brûler son hélium assez rapidement, ce qui augmentera encore sa taille et sa température, grillant complètement la Terre au passage. Une fois ses réserves d'énergie nucléaire complètement consommées, le Soleil va s'effondrer sur lui-même et se transformer en naine blanche très dense et peu lumineuse. Il refroidira petit à petit et finira par ne plus rayonner ni lumière ni chaleur, il sera alors parvenu au stade de naine noire.

Le système solaire dans la galaxie

Le système solaire fait partie de notre Galaxie, une galaxie spirale d'un diamètre d'environ 9.4
- 1020 m ou 100 000 al, contenant approximativement 200 milliards d'étoiles, dont notre soleil est assez représentatif. Le système solaire orbite à environ 25 000 années lumière du centre galactique entre deux branches spirales de la galaxie. Sa vitesse est d'environ 220 kilomètres par seconde (800 000 km/h). Il effectue ainsi une révolution complète en 230 millions d'années. L'orbite du système solaire paraît assez singulière : elle est à la fois extrêmement circulaire et presque à la distance exacte à laquelle les vitesses orbitales sont égales à la vitesse des ondes de compression à l'origine des branches des spirales. Le système solaire semble avoir été présent entre deux bras depuis que la vie existe sur Terre. En effet, les radiations émises dans les bras spiraux, notamment par l'explosion de supernovas, peuvent en théorie stériliser la surface d'une planète. En étant en dehors des bras spiraux, la Terre est ainsi capable d'héberger des formes de vie évoluées à sa surface.

Les sondes spatiales dans le système solaire

Techniquement, une sonde spatiale est un vaisseau non habité envoyé par l'homme pour explorer le système solaire. Depuis presque cinquante ans, ces engins sont envoyés avec un taux d'échec élevé vers des planètes plus ou moins lointaines. Leurs observations font autant rêver le grand public que les scientifiques.

Un peu d'actualité

C'est le 4 juillet dernier (2005) que la sonde-impacteur Deep Impact s'est écrasée sur la comète Tempel 1. Créant ainsi un cratère d'impact, les scientifiques ont ainsi analysé la composition chimique de la "boule de neige sale". Une première !

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes


- [http://www.astrofiles.net/modules.php?name=News&file=article&sid=2 Astrofiles : le système solaire ]
- [http://www.neufplanetes.org neuf planètes]
- [http://system.solaire.free.fr/sommaire.htm Le système solaire]
- [http://www.le-systeme-solaire.net Le système solaire à portée de votre souris]
- [http://celestia.sourceforge.net Celestia] Logiciel libre et gratuit de simulation spatiale 3D (OpenGL)
- [http://www.michaelschultz.de/index_fr.html Le système des planètes] : Animation (avec des orbites et comparaisons de dimensions)
-
Solaire

Astronomie

ko:천문학 ms:Astronomi ja:天文学 simple:Astronomy th:ดาราศาสตร์ L'astronomie est la science de l'observation des astres, à partir de laquelle elle établit l'origine, l'évolution, les propriétés physiques et chimiques des astres, la mécanique céleste. Astronomie vient du grec αστρονομία (άστρον et νόμος) ce qui signifie loi des astres. L'astronomie est l'une des rares sciences où les amateurs peuvent encore jouer un rôle actif. Elle est en effet pratiquée à titre de loisir auprès d'un large public d'astronomes amateurs : les plus passionnés et expérimentés d'entre eux participent à la découverte d'astéroïdes et de comètes. C’est à ce sujet un loisir particulièrement populaire en France, notamment par la Nuit des étoiles. Nuit des étoiles]]

Histoire de l'astronomie

Article détaillé : histoire de l'astronomie L'astronomie est souvent considérée comme la plus ancienne des sciences. L'archéologie révèle en effet que certaines civilisations disparues de l'âge du bronze, et peut-être du néolithique, avaient déjà des connaissances en astronomie. Elles avaient compris le caractère périodique des équinoxes et sans doute leur relation avec le cycle des saisons, elles savaient également reconnaître certaines constellations. L'astronomie moderne doit son développement à celui des mathématiques depuis l'antiquité grecque et à l'invention d'instruments d'observation à la fin du Moyen Âge. Si l'astronomie s'est pratiquée pendant plusieurs siècles parallèlement à l'astrologie, le siècle des lumières et la redécouverte de la pensée grecque a vue naître la distinction entre la raison et la foi, si bien que l'astrologie n'est plus pratiquée par les astronomes.

Antiquité

À ses débuts, l'astronomie consiste simplement en l'observation et la prédiction du mouvement des objets célestes visibles à l'œil nu. Quelques apports par différentes civilisations :
- Le Rig-Veda mentionne 27 constellations associées au mouvement du Soleil ainsi que les 12 divisions zodiacales du ciel.
- Les anciens Grecs font d'importantes contributions à l'astronomie, notamment la définition du système de magnitude.
- La Bible contient un certain nombre d'énoncés au sujet de la position de la Terre dans l'Univers et sur la nature des étoiles et des planètes.
- En 500, Âryabhata présente un système mathématique dans lequel la Terre tourne sur son axe et considére le mouvement des planètes par rapport au Soleil.

Moyen Âge : les arabes développent l'héritage grec

L'astronomie se développe peu en Europe lors du Moyen Âge, mais elle est alors florissante dans le monde arabe. L'astronome arabe al-Farghani écrit beaucoup sur le mouvement des corps célestes ; son œuvre est traduite en latin au . À la fin du , un grand observatoire est construit près de Téhéran par l'astronome al-Khujandi. Il effectue une série d'observations qui lui permettent de calculer l'obliquité de l'écliptique. En Perse, Omar Khayyam compile une série de tables et réforme le calendrier. Les savant musulmans de l'époque médiévale qui s'occupent d'astronomie sont nombreux (El Battani, El Farabi, El Keyyam, El Kindi, El missri, El Maghribi, El Rasi, Ibn El Heythem, El Beyrouni)...

Renaissance : du géocentrisme à l'héliocentrisme

Pendant la Renaissance, Copernic propose un modèle héliocentrique du système solaire. Cette idée est défendue, étendue et corrigée par Galilée et Kepler. Galilée imagine la lunette astronomique pour améliorer ses observations. S'appuyant sur des relevés d'observation très précis faits par le grand astronome Tycho Brahé, Kepler est le premier à imaginer un système de lois régissant les détails du mouvement des planètes autour du Soleil, mais n'est pas capable de formuler une théorie allant au-delà de la simple description présentée dans ses lois.

Ère industrielle

On découvre que les étoiles sont des objets très lointains. Avec l'introduction de la spectroscopie, on montre qu'elles sont similaires à notre soleil, mais dans une grande gamme de température, de masse et de taille. L'existence de notre Galaxie, en tant qu'ensemble distinct d'étoiles, n'est prouvée qu'au début du du fait de l'existence d'autres galaxies. Peu après, on découvre l'expansion de l'univers, conséquence de loi de Hubble, établissant une relation entre la vitesse d'éloignement des autres galaxies par rapport au système solaire et leur distance. La cosmologie fait de grands progrès durant le , notamment avec la théorie du Big-Bang, largement supportée par l'astronomie et la physique, comme le rayonnement thermique cosmologique (ou rayonnement fossile), et les différentes théories de nucléosynthèse expliquant l'abondance des éléments chimiques et de leurs isotopes.

Les disciplines de l'astronomie

À son début, durant l'antiquité, l'astronomie consiste principalement en l'astrométrie, c'est-à-dire la mesure de la position dans le ciel des étoiles et des planètes. Plus tard, des travaux de Kepler et de Newton nait la mécanique céleste qui permet la prévision mathématique des mouvements des corps célestes sous l'action de la gravitation, en particulier les objets du système solaire. La plus grande partie du travail dans ces deux disciplines (l'astrométrie et la mécanique céleste), auparavant effectué à la main, est maintenant fortement automatisée grâce aux ordinateurs et aux capteurs CCD, au point que maintenant elles sont rarement considérées comme des disciplines distinctes. Dorénavant, le mouvement et la position des objets peuvent être rapidement connus, si bien que l'astronomie moderne est beaucoup plus concernée par l'observation et la compréhension de la nature physique des objets célestes. Depuis le , l'astronomie professionnelle a tendance à se séparer en deux disciplines : astronomie d'observation et astrophysique théorique. Bien que la plupart des astronomes utilisent les deux dans leurs recherches, du fait des différents talents nécessaires, les astronomes professionnels tendent à se spécialiser dans l'un ou l'autre de ces domaines. L'astronomie d'observation est concernée principalement par l'acquisition de données, ce qui inclut la construction et la maintenance des instruments et le traitement des résultats. L'astrophysique théorique est principalement concernée par la recherche des implications observationnelles de différents modèles, c'est-à-dire qu'elle cherche à comprendre et à prédire les phénomènes observés. L'astrophysique est la branche de l'astronomie qui détermine les phénomènes physiques déduits par l'observation des astres. Actuellement, les astronomes ont tous une formation poussée en astrophysique et leurs observations sont presque toujours étudiées dans un contexte astrophysique. En revanche il existe un certain nombre de chercheurs et chercheuses qui étudient exclusivement l'astrophysique. Le travail des astrophysiciens est d'analyser des données d'observations astronomiques et d'en déduire des phénomènes physiques. Les domaines d'études de l'astronomie sont aussi classés en deux autres catégories :
- Par sujet, généralement selon la région de l'espace (par exemple, l'astronomie galactique) ou le type de problème adressé (formation des étoiles, cosmologie)
- Par le mode d'observation, selon le type de particules détectées (lumière, neutrino) ou la longueur d'onde (radio, lumière visible, infrarouge).

Disciplines par sujet

Disciplines par type d'observation

Voir aussi


- astronomes célèbres
- conquête de l'espace
- images d'astronomie sur wikipédia.fr
- liste des articles d'astronomie
- Observatoire européen austral
- symboles astronomiques
- Union astronomique internationale

Chronologies en astronomie


- astronomie du système solaire
- satellites artificiels et sondes spatiales
- satellites naturels
- télescopes, observatoires et la technologie d'observation

Outils astronomiques


- logiciels d'astronomie
- lunette astronomique
- observatoire
- télescope

Liens externes


- [http://tercoif.club.fr/observationetimagerie/index.html OBSERVATION ET IMAGERIE - Site dédié à la théorie et à la pratique de l'imagerie astronomique et photographie pour tous les publics, du novice au chevronné]
- [http://www.astronomike.net/ Annuaire d'astrophotos]
- [http://www.futura-sciences.com/sinformer/n/univers.php Actualités astronomie]
- [http://www.astrofiles.net Astrofiles: les dossiers de l'astronomie]
- [http://www.auroresboreales.com Aurores Boréales]
- [http://www.obspm.fr/encycl/f-encycl.html Encyclopédie des Planètes Extrasolaires]
- [http://www.astrosurf.com Le site français de l'astronomie amateur]
- [http://www.astrosurf.com/ Astrosurf]
- [http://www.astro5000.com/ Astro5000]
- [http://astronomie.aucoeurdelatoile.com/ Astro kid's]
- [http://www.astrosurf.com/pioneerastro/ pioneer-astro]
- [http://www.esa.int Site de l'ESA]
- [http://www.extrasolar.net Extrasolar Visions]
- [http://www.eso.org/ Site de l'ESO ]
- [http://www.nasa.gov/ Site de la NASA] catégorie:astronomie

Plante

zh-min-nan:Si̍t-bu̍t ko:식물 ms:Tumbuhan ja:植物 simple:Plant th:พืช |----- ! colspan=2 bgcolor="lightgreen" | Références |----- ! colspan=2 align=left| [http://www.itis.usda.gov/servlet/SingleRpt/SingleRpt?search_topic=TSN&search_value=202422 ITIS 202422] |- Les plantes ou végétaux sont des êtres pluricellulaires à la base de la chaîne alimentaire. Elles forment l'une des subdivisions (ou règne) des eucaryotes. Elles sont l'objet d'étude de la botanique.

Les grandes caractéristiques des plantes


- Les végétaux sont des organismes autotrophes, c'est à dire qu'ils produisent leur propre matière organique à partir de sels minéraux puisés dans le sol et d'énergie solaire grâce à la fonction chlorophyllienne : c'est le mécanisme de photosynthèse. Ils doivent à la chlorophylle contenue dans les chloroplastes leur couleur verte.
- Les végétaux sont des organismes fixés au sol par leurs racines (mais il y a des exceptions), ce qui les rend très dépendants des conditions de leur environnement ; cet état est lié à la nature cellulosique des parois cellulaires, aux tissus de soutien de la plante (collenchyme et sclérenchyme) et à certaines molécules particulières comme la lignine qui rend les tissus rigides.
- Les végétaux sont des organismes peu différenciés. On distingue peu de types de tissus ou d'organes différenciés, ce qui entraîne des propriétés particulières : une croissance potentiellement indéfinie, une capacité de régénération importante (d'où la possibilité de reproduction végétative).

L'organisme végétal

reproduction végétative On distingue, selon leur degré de différenciation, trois grands types d'organisation :
- les thallophytes ; plantes vivant en milieux humides, caractérisées par un thalle, appareil végétatif peu différencié en forme de lame : algues, champignons, lichens ;
- les bryophytes ; ce sont les mousses et les Hépatiques, dont l'appareil végétatif commence à se différencier en tige et feuille. Ils constituent une nouvelle étape vers le passage de la vie aquatique à la vie terrestre ;
- les cormophytes ; ce sont les plantes vasculaires ou rhizophytes, qui comprennent les ptéridophytes (fougères) et les spermaphytes (plantes à graines). L'appreil végétatif est maintenant bien différencié en racine, tige, feuille et surtout vaisseaux conducteurs de sève (phloème et xylème). C'est grâce à ces vaisseaux conducteurs et à leur port dressé et rigide que ces plantes sont adaptées au milieu terrestre ;

La classification des plantes

La première classification connue est l'œuvre de Théophraste (370-285 av. J.-C.) qui classa 480 plantes selon leur port (arbre, arbuste ou herbe) et certaines caractéristiques florales. Au , des botanistes, notamment les frères Jean et Gaspard Bauhin, vont entamer une réflexion sur le classement des plantes. Ils cherchent à établir des groupes naturels de plantes à partir de leur ressemblance. En effet la découverte de nouvelles plantes rendait un nouveau classement nécessaire. Il faut savoir que jusqu'alors, les plantes étaient classées en fonction de leur taille, du lieu où elles poussaient ou de leur ressemblance. John Ray (1628-1705), naturaliste anglais, propose d'établir un nouveau système de classification ayant pour fondement le plus grand nombre possible de caractères de la fleur, du fruit ou de la feuille. Puis, Pierre Magnol (1638-1715), inventeur du terme famille, répertorie 76 familles de plantes. Joseph Pitton de Tournefort (1656-1708) établit un classement des végétaux suivant la structure des fleurs et introduit les notions d'espèce et de genre. Enfin, Carl von Linné (1707-1778), botaniste du roi de Suède, codifie la nomenclature binominale des végétaux et des animaux. Ce système utilise deux noms en latin : le premier indique le genre et le second, l'espèce de la plante ou de l'animal. En revanche, son « système sexuel » basé sur le nombre d'étamines, ne fait pas progresser la classification des plantes.
- Voir aussi la liste des Botanistes.

Classification systématique dite « classique »

sont rattachés directement à ce règne:

Les algues

:
- Euglenophyta (les euglènes, 900 espèces) :
- Cryptophyta (les cryptophycées, 200 espèces) :
- Rhodophyta (les algues rouges, 4000 à 6000 espèces) :
- Haptophyta (les haptophytes, 300 espèces) :
- Chrysophyta (les chrysophycées, 1000 espèces) :
- Bacillariophyta (les diatomées, 100 000 espèces) :
- Phaeophyta (les algues brunes, 1500 espèces) :
- Chlorophyta (les algues vertes, 17 000 espèces)

Les Bryophytes

:
- Hepaticophyta (les hépatiques, 6000 espèces) :
- Anthocerotophyta (les anthocérotes, 100 espèces) :
- Bryophyta (les mousses, 9500 espèces)

Les végétaux vasculaires


  - Psilophyta
  - Lycopodiophyta (les lycopodes, 1000 espèces)
  - Equisetophyta (les prêles, 15 espèces)
  - Pteridophyta (les fougères, 11 000 espèces)
  - les Spermaphytes
    - les Gymnospermes
      - Cycadophyta (les cycas, 140 espèces)
      - Ginkgophyta (le ginkgo)
      - Pinophyta (les conifères, 550 espèces)
      - Gnetophyta (les gnétophytes, 70 espèces)
    - les Angiospermes (les plantes à fleurs, environ 235 000 espèces) Les chiffres montrent la domination qu'exercent aujourd'hui les angiospermes parmi les plantes terrestres. Suivant les auteurs, les limites entre le règne végétal (Plantae) et celui des protistes (Protista) varient. Pour certains (Raven, 1992), le règne des protistes s'étend des protistes hétérotrophes très proches des champignons ou des animaux aux algues vertes très proches des plantes terrestres; le règne végétal ne comprenant que ces dernières encore appelées embryophytes. D'autres auteurs (Bremer, 1985) regroupent les algues vertes et les plantes terrestres dans le taxon monophylétique des plantes vertes ou Chlorobionta. L'ITIS pour sa part regroupe l'ensemble des algues et des plantes terrestres dans le règne végétal.

Arbre phylogénétique simplifié

Chlorobiontes
- Ulvophytes ou Chlorophytes stricto sensu
- Micromonadophytes
- Streptophytes
  - Chlorokybophytes
  - Klebsormidiophytes
  - Phragmoplastophytes
    - Zygnématophytes
    - Plasmodesmophytes
      - Chaetosphaeridiophytes
      - Charophytes stricto sensu
      - Parenchymophytes
      -
- Coléochaetophytes
      -
- Embryophytes
      -
  - Marchantiophytes ou Hépatiques
      -
  - Stomatophytes
      -
    - Anthocérotes
      -
    - Hémitrachéophytes
      -
      - Bryophytes stricto sensu ou Mousses
      -
      - Trachéophytes ou Végétaux vasculaires
      -
      -
- Lycophytes
      -
      -
- Euphyllophytes
      -
      -
  - Moniliformopses
      -
      -
    - Filicophytes ou Ptéridophytes stricto sensu
      -
      -
    - Équisétophytes ou Sphénophytes
      -
      -
  - Spermatophytes
      -
      -
    - Cycadophytes
      -
      -
    - Coniférophytes
      -
      -
    - Ginkgophytes
      -
      -
    - Anthophytes
      -
      -
      - Gnétophytes
      -
      -
      - Angiospermes

Classification selon la taille et le type de la tige

Une grande division est souvent faite entre les plantes herbacées et les plantes ligneuses (celles qui forment du bois).

Classification selon le climat d'après W. Köppen

On trouve des plantes presque partout sur la terre : dans le désert, sous l'eau, dans les forêts tropicales, et même dans l'Arctique. Toutefois, leur répartition à la surface de la terre est fonction des conditions climatiques. Ainsi, pour rendre compte des principaux groupes de végétaux, un climatologue et botaniste allemand, Köppen a établi une classification des climats. Cette classification, publiée pour la première fois en 1901, et remaniée à plusieurs reprises depuis, est la plus ancienne et la plus connue. La classification de Köppen comprend cinq groupes de climats eux-mêmes divisés en cinq types climatiques. Le contour de chaque groupe correspond à la satisfaction d'un critère lié à la température de l'air ou combinant à la fois la température de l'air et le niveau des précipitations.
- Plantes des régions tropicales La zone tropicale s'étend de part et d'autre de l'équateur entre le tropique du Cancer (23°27' de latitude nord) et le tropique du Capricorne (23°27' de latitude sud). Elle représente l'une des grandes zones climatiques nées de la circulation générale de l'atmosphère et de son déplacement saisonnier. Il est à noter que cette zone couvre environ 45% de la surface globale des forêts. La température moyenne du mois le plus froid est supérieure à +18°Celsius. La végétation correspondante est la forêt tropicale ou la savane.
- Plantes des régions sèches et désertiques Essentiellement caracterisé par la presence d'arbustes et d'herbes qui se sont adaptés à l'environnement désertique et qui, par un système de racines souterrainnes peu profond mais étendu à proximité de la surface (fasciculé), arrivent à récolter la quantité d'eau suffisante à leur croissance. La végétation est très peu développée et recouvre peu d'espace. Les espèces sont appelées xérophytes (du grec Xéro=sec, et phyto=plante), on y retrouve des Cactus, des plantes à cuticule épaisse pour limiter l'évapotranspiration, des plantes en coussinets, des succulentes ( exemple famille des Crassulassées, dont le Sedum ou la Joubarbe ). La plupart des plantes chlorophyliennes de ces régions fonctionnent grâce à la photosynthèse en C4.
- Plantes des régions tempérées En Europe, cette forêt s'étend de la forêt boréal à la forêt méditerrannéenne (entre 40° et 55° Nord ). Le régime thermique est modéré avec en hiver un peu de gel sur la partie supérieure des sols, et un été modérément chaud. On peut distinguer trois espèces dominantes.
- Plantes des régions froides ou subarctiques On distingue 2 grands types de végétation en milieu polaire et subpolaire :
  - La toundra : située entre 55° et 70° Nord, cest une végétation dominée par les herbes et les mousses, souvent associées a divers arbustes. C'est une formation végétale continue et basse avec l'absence d'arbres à cause d'un sol gelé en profondeur en permanence, le permafrost (température inférieure a 0°C). L'absence d'arbres est aussi due à un raccourcissement de la période de végétation (l'été ne dure parfois que 1 à 2 mois).
  - La taïga : forêt boréale de grands conifères, typique de la Sibérie et du Canada. Les hivers sont plus longs et plus rigoureux et les mois d'été sont plus chauds (température supérieure a 10°C). On considère que cela représente la limite entre la taïga et la toundra. Le sous-bois est constitué de plusieurs conifères à aiguilles et de fougères. Dans l'hémisphère sud, cette formation végétale est plus réduite (dans les îles de l'Antarctique, la toundra en touffes domine la région).
- Plantes des régions polaires
- Plantes des régions de hautes montagnes

Classification des types biologiques de Raunkiaer

C'est une classification écologique, qui classe les plantes selon la manière dont elles protègent leurs bourgeons à la mauvaise saison (froide ou sèche) ; elle distingue cinq groupes ou type biologique de végétaux :
- phanérophytes : ce sont essentiellement les arbres, arbustes et arbrisseaux, dont les bourgeons sont situés en haut d'une tige ; les feuilles tombent ou non et les zones les plus sensibles (méristèmes) sont protégées par des structures temporaires de résistance : les bourgeons ;
- chaméphytes, ce sont des plantes basses dont les bourgeons sont proches du sol ; les feuilles tombent ou non, les bourgeons les plus bas bénéficient de la protection de la neige ;
- cryptophytes ou géophytes, ces plantes passent la mauvaise saison protégées dans le sol, la partie aérienne meurt ; ce sont les plantes à bulbe, à rhizome et à tubercule ;
- thérophytes, ce sont les plantes annuelles, qui disparaissent pendant la mauvaise saison et survivent sous la forme de graines ;
- hémicryptophytes, stratégie mixte qui combine celles des géophytes et des chaméphytes ; ce sont souvent des plantes à rosette.

Voir aussi

Liens internes


- Classement des cultures par groupes d'usage
- Famille botanique
- Flore (noms scientifiques)
- Flore (noms vernaculaires)
- Liste de plantes par ordre alphabétique
- Liste des plantes utiles par catégorie
- Liste de légumes, Liste de fruits
- Plantes par nom scientifique

Liens externes


- [http://www.infovisual.info/01/003_fr.html Voir un schéma détaillé de la structure d'une plante.]
- [http://www.tela-botanica.org/code Code international de nomenclature botanique de Saint-Louis]
- [http://www.endemia.nc Flore endémique et autochtone de Nouvelle-Calédonie]
- [http://follavoine.chez.tiscali.fr/f2_an_glos_typesbio.htm Flore photographique régionale : types biologiques]
- [http://ispb.univ-lyon1.fr/cours/botanique/ Cours de Botanique avec photographies] Catégorie:Classification scientifique Catégorie:Botanique
-


Mathématique

Les mathématiques peuvent être définies de plusieurs façons, complémentaires :
- la science des nombres et de l’espace
- la science des formes de déduction
- la science des structures, des modèles ou de tous les mondes possibles On pourrait aussi parler de la Mathématique pour souligner que les diverses composantes de celle-ci (algèbre, analyse, géométrie, etc.) sont en fait seulement des façons différentes d'étudier ou de créer des systèmes structurés par des relations (notion généralisée de graphes). Dans cette optique la mathématique est vue comme un édifice à construire ou à reconstruire. Mathématique vient du grec μάθημα (mathêma), science, connaissance, apprentissage (mathematikos : qui aime apprendre). L’origine historique des mathématiques est liée à leurs applications concrètes, le commerce, la mesure des surfaces, la prédiction des évènements astronomiques. L'adjectif mathématique qualifie tout objet, concept ou terme relatif aux mathématiques. Dans ce sens il s'accorde au mot auquel il est associé, contrairement au terme qui désigne la science des mathématiques, qui est le plus souvent employé au pluriel. La Mathématique, au singulier, n'est plus guère usitée que de manière didactique. L'expression « c'est mathématique » signifie qu'il existe une logique interne et inéluctable propre à l'évènement ou à la série d'évènements ainsi commentée. :« La possibilité même de la science mathématique semble une contradiction insoluble. Si cette science n'est déductive qu'en apparence, d'où lui vient cette parfaite rigueur que personne ne songe à mettre en doute ? Si, au contraire, toutes les propositions qu'elle énonce peuvent se tirer les unes des autres par les règles de la logique formelle, comment la mathématique ne se réduit-elle pas à une immense tautologie ? Le syllogisme ne peut rien nous apprendre d'essentiellement nouveau et, si tout devait sortir du principe d'identité, tout devrait aussi pouvoir s'y ramener. » ::Henri Poincaré, La Science et l'hypothèse

Définitions des mathématiques

La science des nombres et de l’espace

L'étude des mathématiques commence avec les nombres, tout d'abord avec les nombres naturels et les nombres entiers. Les règles gouvernant les opérations usuelles sur les nombres (addition, multiplication, soustraction, division) font partie de l'arithmétique élémentaire. L'algèbre élémentaire est fondée sur l'abstraction de ces règles. L'étude des surfaces simples (polygones, cercles,...) forme la géométrie élémentaire...

La science des formes de déduction

Une déduction consiste à partir de prémisses pour arriver à une conclusion en procédant par des étapes logiques. On peut dire que toutes les sciences sont mathématiques, même l’histoire, au sens où elles font toutes des déductions, et parce qu’une déduction a toujours quelque chose de mathématique, pourvu qu’elle soit juste. Cependant, en mathématiques, l’étude de la forme du raisonnement, indépendamment de ses objets, a une importance cruciale. Montrons-le sur un exemple. Les mêmes axiomes, ceux des espaces vectoriels, peuvent être utilisés à la fois pour étudier des espaces géométriques, l’espace euclidien par exemple et pour étudier l’ensemble des solutions d’une équation différentielle linéaire. Les théorèmes sur les espaces vectoriels sont donc valables à la fois pour la géométrie euclidienne et pour les équations différentielles linéaires. On peut considérer que la théorie abstraite des espaces vectoriels consiste à étudier toutes les déductions qui partent des mêmes axiomes, indépendamment des objets auxquels ils sont appliqués. On étudie alors les formes de déduction et non les objets auxquels ces formes sont appliquées. Cette définition convient bien aux mathématiques appliquées. De nombreuses théories abstraites (les nombres entiers et réels, les fonctions réelles de variable(s) réelle(s) et les équations différentielles, les espaces vectoriels, les groupes, la théorie des probabilités, ...) ont une utilité générale pour toutes les sciences, parce qu’elles peuvent être appliquées à de nombreux objets. Le travail des mathématiques appliquées consiste à développer des théories, dont la valeur est universelle, en vue d’aider les autres sciences dans leurs recherches des conséquences.

La science de tous les mondes possibles

Pour un mathématicien, rien n’est impossible, sauf ce qui est contradictoire. Par là, on veut dire qu’un discours non-contradictoire parle d’un monde concevable, imaginable, idéal. Les mondes possibles sont parfois appelés des structures, lorsqu’ils sont très abstraits, ou des modèles. De ce point de vue, la mathématique est la théorie de tout ce qu’on peut imaginer. On croit souvent à tort que la connaissance de tous les possibles est une ambition démesurée et irréalisable mais elle ne l’est pas. Elle est à notre portée. Il est même très facile de connaître des vérités universelles, valables pour tous les possibles, le principe du tiers exclu par exemple. Tout énoncé sur un monde possible y est ou bien vrai, ou bien faux. Ce n’est pas forcément très intéressant mais c’est un début. Le travail des mathématiques pures consiste à augmenter notre capacité à connaître tous les possibles. Il se trouve qu’il y a des théories particulières (les nombres, les groupes, ...) qui jouent un rôle privilégié dans cette connaissance, et qu’elles sont souvent, mais pas toujours, les mêmes que celles qui intéressent les mathématiques appliquées. C’est pourquoi les structures étudiées ont souvent leur origine dans les sciences naturelles, plus communément en physique. Toutefois, un grand nombre de structures sont purement internes aux mathématiques, unifiant différents champs d'application ou étant des outils aidant aux calculs. En fait, les mathématiques sont la science de la mesure.

La logique et les théories des ensembles

La logique énonce les règles, ou principes, qu’il faut respecter pour faire des déductions correctes. Les théories des ensembles sont des théories très générales qui permettent de formuler et de prouver toutes les connaissances mathématiques.
- Fondation des mathématiques Logique
- Logique
- Calcul propositionnel
- Calcul des prédicats
- Déduction naturelle
- Logiques modales
- Théorie des modèles
- Incomplétude Théories des ensembles
- Théorie des ensembles
- Axiomes de Zermelo-Fränkel
- Théorie des catégories

L’arithmétique et les mathématiques discrètes

Arithmétique
- Théorie des nombres
- Congruences
- Divisibilité
- PGCD / PPCM
- Théorème de d'Alembert-Gauss
- Identité de Bézout
- Petit théorème de Fermat
- Équations diophantiennes
- Cohérence des axiomes de l'arithmétique formelle
- Cryptologie
- Fonctions L
- Dernier théorème de Fermat Mathématiques discrètes
- Mathématiques discrètes
- Théorie des graphes

Les géométries


- Géométrie
- Coupe pentagonale de la pyramide à base carrée
- Géométrie euclidienne
- Géométries non euclidiennes
- Écrire les figures de la géométrie
- Géométrie projective
- Géométrie différentielle
- Géométrie algébrique
- Géométrie non commutative
- Courbe plane
- Orientation
- Anamorphose Trigonométrie
- Trigonométrie classique et formules
- Trigonométrie sphérique

L’algèbre


- Algèbre
- Structure algébrique
- Algèbre élémentaire
- Algèbre abstraite
- Théorie des catégories
- Théorie des groupes
- Algèbre linéaire
- Algèbre multilinéaire
- Théorie de la représentation

L’analyse et la topologie

Analyse
- Analyse
- Suites
- Séries
- Analyse réelle
- Nombres complexes, Analyse complexe
- Analyse fonctionnelle
- Algèbre des opérateurs
- Analyse p-adique
- Analyse rigide
- Équations différentielles
- Équations aux dérivées partielles
- Analyse non standard
- Analyse vectorielle
- Intégrale de Lebesgue
- Intégrale de Riemann
- Développement limité Topologie
- Topologie
- Espaces topologiques
- Espaces métriques
- Topologie algébrique
- Théorie des nœuds
- Théorie des tresses
- K-théorie

La théorie des probabilités


- Probabilités
- Statistiques

Mathématiques appliquées

Les domaines des mathématiques appliquées utilisent la connaissance des mathématiques à fin de résolution des problèmes du monde réel.
- Recherche opérationnelle
- Optimisation
- Modèle mathématique
- Probabilité
- Statistiques
- Mathématiques financières
- Mathématiques commerciales

Mathématiques récréatives


- Mathématiques récréatives
- Jeux mathématiques

Mathématiques élémentaires (non universitaires)


- Mathématiques élémentaires
- Algèbre élémentaire
- Analyse élémentaire
- Arithmétique élémentaire
- Géométrie élémentaire
  - Aire de surfaces usuelles
  - Solides usuels
  - Volume de solides usuels
- Logique élémentaire
- Probabilité élémentaire
- Statistique élémentaire Statistique élémentaire Techniques de calcul
- Techniques de calcul mental
- Règle à calcul
- Boulier
- Liste des articles de technique de calcul
- Critère de divisibilité
- Calculs de longueur

Histoire des mathématiques


- Histoire des mathématiques
- Histoire des polynômes
- Histoire du calcul infinitésimal

Voir aussi

Annexes


- Wikipédia:Index thématique
- Mathématiciens célèbres
- Abréviations en mathématiques
- Associations de mathématiciens
  - :en:Clay Mathematics Institute
  - Association Bourbaki
  - Femmes et mathématiques
  - Société Mathématique de France
  - Société de Mathématiques Appliquées et Industrielles
- Concours de mathématique
  - Olympiades de mathématiques
- Médaille Fields
- Nombre
- Norme d'opérateur
- Numération
  - Numération romaine
- Tables
  - Table d'addition
  - Table de multiplication
  - Table des bases
  - Table des diviseurs
  - Table des facteurs premiers
  - Table des symboles mathématiques
  - Table de constantes mathématiques
  - Table de limites
  - Table de dérivées
  - Table de primitives
  - Table d'intégrales

Liens internes


- Conjecture
- Construction des objets courants
- Erreur de signes
- Langage formel mathématique
- Liste des articles de mathématiques
- Liste des fonctions mathématiques
- Liste des nombres
  - Ordre de grandeur (nombre)
- Nombre figuré
- Liste des 23 problèmes de Hilbert
- Vocabulaire multilingue mathématique

Liens externes


- [http://math-editor.sourceforge.net/fr Barre Maths] Un modèle libre pour Microsoft Word permettant d'écrire des formules mathématiques très efficacement
- [http://www.apprendre-en-ligne.net/madimu/ Madimu] Un cours complet sur tous les thèmes traités de la 1ère à la 3e année de lycée... en Suisse
- [http://dmoz.org/World/Fran%c3%a7ais/Sciences/Math%c3%a9matiques/ Répertoire Mathématiques dmoz.org]
- [http://www.les-mathematiques.net www.les-mathematiques.net] Cours de qualité niveau deug/licence/agreg
- http://planetmath.org/ : encyclopédie collaborative, libre (GFDL) en anglais sur les mathématiques.
- [http://www.ilemaths.net l'île des mathématiques] : cours et exercices pour le collège et lycée, forums d'entraide scolaire.
- [http://www.mathematex.net/phpBB2/index.php MathemateX] Forum d'entraide mathématiques avec support Latex
- [http://www.maths-forum.com/ Forum Mathématiques] Forum d'entraide mathématiques
- [http://www.ac-creteil.fr/Colleges/93/jmoulinmontreuil/mathematiques/menu/frameset.html Maths au collège :] animations Flash illustrant les plus célèbres démonstrations du théorème de Pythagore, des illusions d'optique et des courbes du plan tracées dynamiquement (hypocycloïdes...).
- [http://maxima.sourceforge.net/ Maxima], le logiciel libre (GPL) le plus sophistiqué pour les opérations algébriques.
- [http://pari.math.u-bordeaux.fr/ PARI/GP], un logiciel libre très utilisé en théorie des nombres.
- [http://www.chez.com/ophtasurf/illusion.htm Illusions d'optique] : des centaines d'illusions d'optique géométriques
- [http://perso.wanadoo.fr/jpq/ perso.wanadoo.fr/jpq/] propose des animations Java pour illustrer des notions de mathématiques et en particulier de probabilités.
- [http://perso.wanadoo.fr/gilles.costantini Bac à Maths] des documents étoffés pour le lycée et les études supérieures.
- [http://www.mathprepa.com Mathprépa.com] : une zone de mathématiques pour étudiants en classes préparatoires
- [http://www.xasa.com/directorio/mozilla/Top/World/Fran%c3%a7ais/Sciences/Math%c3%a9matiques/ Répertoire, Usenet]
- [http://www.forum.math.ulg.ac.be/ Math en ligne] : Forum d'aide en math fait par l'université de Liège
- [http://www.chronomath.com/ Chronomath] : Une chronologie des mathématiques très riche.
- [http://www.maths-express.com/ Maths-Express] : Des annales pour le baccalauréat, concours général et olympiades.
- [http://forum.maths-express.net/ Forum de maths] : Pour les élèves de lycée préparant le baccalauréat, le concours général ou les olympiades.
- [news:fr.sci.maths Forum Usenet francophone]; ses [http://groups.google.fr/groups?q=insubject%3AFAQ+OR+insubject%3Aconseils+group%3Afr.sci.maths&scoring=d&filter=0 FAQ et CU]
- [news:fr.education.entraide.maths Forum francophone d'entraide]
- [http://groups.google.fr/groups?q=sci.math Forums Usenet anglophones]
- [http://mathworld.wolfram.com/ La plus complète des ressources en Mathématiques (en anglais)]
- [http://www.contraintes.net Un site consacré aux contraintes artistiques volontaires] et sa rubrique dédié aux [http://www.contraintes.net/index.php/Bande_dessin%C3%A9e_%C3%A0_contraintes mathématiques à contraintes]
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Cinématique

En physique, la cinématique est la discipline de la mécanique qui étudie le mouvement des corps, en faisant abstraction des causes du mouvement (celles-ci sont généralement modélisées par des forces et des moments). Elle utilise la géométrie analytique. On peut dater la naissance de la cinématique moderne à l'allocution de Pierre Varignon le 20 janvier 1700 devant l'académie royale des sciences de Paris. À cette occasion il définit la notion d'accélération et montre comment il est possible de la déduire de la vitesse instantanée à l'aide d'une simple procédure de calcul différentiel.

Définitions de base

Il faut d'abord définir un référentiel, c'est-à-dire un repère de l’espace et une référence pour le temps, une horloge ; on utilise en général le référentiel lié au laboratoire, par exemple dont les axes suivent les arrêtes des murs de la pièce, ou bien celle de la table, ou encore les direction géographiques Nord-Sud, Est-Ouest et haut-bas (si le laboratoire est immobile par rapport au sol). L'objet de base est le point matériel, défini par ses coordonnées (x,y,z)\, et sa masse m\, (en fait, dans la cinématique, la masse n'intervient pas). Concrètement, cet objet physique défini par quatre paramètres représente soit un objet de petite taille (particule, petite bille), soit un objet de grande taille dont on néglige les effets de rotation sur lui-même ; nous appellerons cet objet le mobile. On ne s’intéresse alors qu'au mouvement dans l'espace du centre d’inertie de ce mobile. Le centre d’inertie d'un objet est encore appelé centre de masse ou centre de gravité. Les coordonnées définissent le vecteur-position. Le vecteur obtenu en dérivant les coordonnées par rapport au temps définit le vecteur-vitesse :\vec = \begin \frac \\ \frac \\ \frac \end Le vecteur obtenu en dérivant les composantes du vecteur vitesse par rapport au temps définit le vecteur-accélération :\vec = \begin \frac \\ \frac \\ \frac \end La mécanique du point permet de prévoir la position en fonction du temps, à partir de la vitesse initiale et des forces. L'équation horaire du mouvement :\left\

Mécanique classique

ko:고전 역학 ja:古典力学 Catégorie:Sciences Catégorie:Recherche scientifique Catégorie:Théorie scientifique Mecanique newtonienne Mecanique newtonienne Avant de devenir une science à part entière, la mécanique a longtemps été une section des mathématiques. De nombreux mathématiciens y ont apporté une contribution souvent décisive, parmi eux des grands noms tels que Euler, Cauchy, Lagrange, ... Jusqu'à la fin du , la mécanique a été le domaine applicatif naturel des mathématiques, le domaine dans lequel on pouvait tenter de faire entrer les faits expérimentaux dans le cadre rigoureux des mathématiques. Inversement, certains problèmes de mécanique ont donné naissance ou orienté l'intérêt des mathématiciens vers des théories telles que la géométrie ou les équations différentielles. Historiquement, la mécanique statique a été le premier domaine étudié par les savants. De l'antiquité jusqu'au Moyen Âge des notions fondamentales telles que l'équilibre, le célèbre bras de levier d'Archimède ou encore la notion beaucoup plus abstraite de force ont été étudiées. Plus tard, l'intérêt s'est porté vers la dynamique, c'est-à-dire les phénomènes qui régissent le mouvement des solides, domaine dans lequel Galilée, pour la chute des corps, et Newton dans ses célèbres Philosophiae Naturalis Principia Mathematica ont apporté des contributions décisives. Toutefois, jusqu'à la fin du , la mécanique se séparait en deux branches : la mécanique du point d'un côté et la mécanique des fluides de l'autre. Dans le cas de la mécanique du point, les objets étudiés sont supposés implicitement indéformables et le mouvement du solide complet peut alors être décrit par le mouvement d'un de ces points remarquables : le centre de gravité. Il a fallu attendre le courant du pour voir apparaître les premières théories des solides déformables qui allaient permettre de réunir la mécanique des solides et la mécanique des fluides dans un même cadre, celui de la mécanique des milieux continus. Parallèlement, un autre formalisme prenait naissance pour expliciter le mouvement des solides : Lagrange, dans un premier temps, puis Hamilton ont développé une approche dite analytique qui prenait comme axiome non plus l'équilibre des forces et de l'accélération mais l'existence d'un potentiel d'énergie minimal auquel obéit tout mouvement de solide. On peut démontrer que cette approche est rigoureusement équivalente à l'approche newtonienne ; elle permet toutefois de développer un formalisme radicalement différent. Les principaux domaines de la physique ayant recours à la mécanique analytique sont la physique du solide et le mouvement de mécanismes complexes tels que les bras de robot. Au début du , Einstein a développé sa célèbre théorie de la relativité et a mis en évidence les insuffisances de la mécanique telle qu'elle a été décrite par Newton. Toutefois, il s'avère que cette dernière constitue un cas particulier de la théorie de la relativité dès lors que l'on considère des vitesses relativement faibles. On a alors défini la mécanique newtonienne, ou mécanique classique, comme le domaine de la physique qui décrit les mouvement des corps à des vitesses faibles devant celle de la lumière (soit très inférieures à 300 000 km/s environ). Dans ce domaine, tout en étant plus simple, elle fournit des résultats très voisins de ceux de la relativité restreinte, adaptée quant à elle à tous les domaines de vitesse. Conceptuellement, la mécanique a connu trois révolutions : # la prise de conscience que c'est l'accélération qui est proportionnelle à la force (on pensait initialement que c'était la vitesse) ; # la prise de conscience que le mouvement des planètes est régi par le même phénomène que la chute des corps, la fameuse attraction universelle de Newton ; # la modélisation de la gravitation non plus par une force, mais par une déformation de l'espace avec la théorie de la relativité générale d'Einstein.

Voir aussi

Cinématique ~ Lois du mouvement de Newton ~ Mécanique analytique ~ Mécanique des fluides ~ Mécanique du point ~ Mécanique du solide ~ Relativité galiléenne et transformation de Galilée ~ Mouvement rectiligne uniformément accéléré

Relativité restreinte

On nomme Relativité restreinte une première version de la théorie de la Relativité, émise en 1905 par Albert Einstein, et qui ne considérait pas la question des accélérations du référentiel, ni les interactions d'origine gravitationnelles. Cependant, elle présentait une explication cohérente des interactions électro-magnétiques et de leurs transformation par changement de référentiel par la Transformation de Lorentz. De plus, elle résolvait les paradoxes existants en mécanique classique relatifs aux mesures de la vitesse de la lumière. Cette théorie a introduit pour la première fois la notion d'espace-temps et des phénomènes étonnants, mais vérifiés expérimentalement, de variation des mesures de longueur et des mesures de durée d'un observateur à un autre, chacun d'eux étant situé sur un référentiel différent. Elle est enseignée tant dans le cadre de la cinématique en mathématiques que de l'introduction à la Relativité générale en physique pour sa clarté et sa simplicité. D'autre part, c'est actuellement la seule théorie utilisable pour représenter les effets relativistes en mécanique quantique.

Exemple

Imaginez un vaisseau spatial survolant la lune, à une vitesse constante (proche de c). Si on néglige les phases d'accélération et de décélération, les deux référentiels sont galiléens. Sur la lune se trouvent érigées deux fusées situées à une certaine distance l'une de l'autre. Au milieu de cette distance se trouve un émetteur lumineux permettant le décollage simultané des deux fusées : un observateur lunaire peut déduire de ses propres observations que les signaux de déclenchement sont arrivés simultanément au niveau de chacun des détecteurs de mise à feu. Pour le pilote du vaisseau, il en va tout autrement : s'il reçoit les deux images du décollage de chaque fusée en même temps, il en déduira que l'une des deux fusées a dû forcément décoller avant l'autre.
Qui a raison ? Le pilote ou le piéton ? ... En fait, les deux ont raison, car les mesures de temps et d'espace varient d'un référentiel à l'autre.

Remarques

#Un référentiel galiléen se nomme aussi référentiel de Lorentz. On dit aussi référentiel d'inertie. En physique relativiste, tout référentiel d'inertie est local. On peut en avoir autant qu'on veut contrairement à la physique newtonienne où il n'y en a qu'un seul, le même pour tous, et qui s'étend partout. #Un observateur est le plus souvent qu'autrement un appareil de détection ou un ensemble de ces appareils, plûtot qu'un humain, car l'humain ne peut être à plusieurs endroits à la fois dans un référentiel donné. #En relativité, les mesures de temps s'expriment en unités de distance. Distance de quoi? La distance parcourue par la lumière entre deux événements, distance mesurée dans chaque référentiel, donc différente pour chaque référentiel, donc différente en nombre d'unités de temps. En d'autres termes, on dira que la mesure du temps est différente d'un référentiel à l'autre i.e. relative, et non unique comme dans la physique newtonienne. #Evénement: phénomène auquel on associe une coordonnée de temps et au moins une coordonnée d'espace, et ce pour chaque référentiel impliqué dans l'expérience.

Origine de la théorie

Bref historique

A la fin du XIXe siècle, James Clerk Maxwell établit les équations de l'électromagnétisme qui faisaient apparaître l'existence d'ondes électromagnétiques. Il s'avéra que les ondes lumineuses étaient de bonnes candidates à ce statut, ce qui posa un problème sérieux car leur célérité ne devait dépendre que des propriétés électriques et magnétiques du milieu. Pour saisir la difficulté, considérons d'abord deux observateurs, le second se déplaçant en voiture à 100 km/h par rapport au premier tandis qu'un TGV roule dans la même direction à 300 km/h. Conformément à la relativité galiléenne, le train se déplace à 200 km/h par rapport au second observateur. Plus généralement, tant qu'on ne considère que des mouvements uniformes, il n'y a pas dans l'Univers d'observateur privilégié, tout observateur pouvant être choisi arbitrairement comme référence pour la description des lois de la nature. En d'autres termes, ce principe de relativité affirme qu'il n'existe pas de mouvement absolu mais seulement des mouvements relatifs. Les équations de Maxwell disent au contraire que, si on remplace le TGV par une onde lumineuse et si le second observateur se trouve, par exemple, dans un vaisseau spatial se déplaçant à 100000 km/s par rapport au premier, les observateurs voient, tous les deux, l'onde se propager à 300000 km/s. Cette affirmation qui heurte le sens commun pouvait conduire à mettre en doute l'exactitude des équations de Maxwell. Albert A. Michelson et Edward W. Morley ont effectué une expérience pour comparer les valeurs de cette célérité selon un méridien terrestre et selon un parallèle. Celle-ci n'a pu mettre en évidence aucune différence significative entre les deux mesures, ce qui validait les équations. Des formules de transformation pour passer d'un observateur à un autre furent établies par Hendrik Antoon Lorentz ; il s'agissait d'équations de compatibilité dont la signification n'était pas claire. Une explication a été alors imaginée pour justifier ces formules étranges : l'éther, milieu jugé précédemment nécessaire à la propagation des ondes lumineuses comme l'air est nécessaire à la propagation des ondes sonores, posséderait les propriétés élastiques qui conduiraient à ces équations. En 1905, dans son article intitulé [http://www.fourmilab.ch/etexts/einstein/specrel/www/ De l'électrodynamique des corps en mouvement]], Albert Einstein résolut élégamment le problème.
- L'éther est une notion arbitraire qui ne présente aucune utilité.
- L'indépendance de la célérité de la lumière par rapport aux observateurs est, tout simplement, conforme au principe de relativité.
- Les équations de Lorentz représentent la réalité physique : pour autant que les vitesses soient de l'ordre de la célérité de la lumière, un observateur voit les corps en mouvement par rapport à lui raccourcis tandis que les durées des phénomènes qui les affectent sont allongées. Einstein a également réécrit les formules qui définissent la quantité de mouvement et l'énergie cinétique de manière à les rendre invariantes dans une transformation de Lorentz. Les trois coordonnées d'espace et le temps jouant des rôles semblables dans les équations de Lorentz, le mathématicien Hermann Minkowski interpréta ces dernières dans un espace-temps à quatre dimensions. Cette présentation mathématique permit à Einstein d'améliorer la description physique du phénomène en considérant que tout corps se déplace dans l'espace-temps à la vitesse de la lumière, cette vitesse étant répartie sur les quatre axes de coordonnées.

Commentaires

« Malgré la prudence de Lorentz, la théorie de la relativité restreinte fut rapidement acceptée. En 1912 Lorentz et Einstein furent proposés pour un prix Nobel conjoint pour leur travail sur la relativité spéciale. La recommandation était de Wien, lauréat de 1911, et déclare que « bien que Lorentz doive être considéré comme le premier à avoir trouvé le contenu mathématique du principe de relativité, Einstein réussit à le réduire en un principe simple. On devrait dès lors considérer le mérite des deux chercheurs comme comparable ». Einstein ne reçut jamais le Nobel pour la relativité, le prix Nobel n'étant, en principe, jamais accordé pour une théorie pure. Le comité fut d'abord prudent et attendit une confirmation expérimentale. Le temps que cette confirmation soit enfin disponible, Einstein était passé à d'autres travaux importants. » ([http://www-gap.dcs.st-and.ac.uk/~history/HistTopics/Special_relativity.html], en anglais). Quant à Poincaré, qui avait décrit cette idée dès 1902, il était mort.
Cependant, Einstein reçut quand même un prix Nobel en 1921, mais pour une autre raison.

Illustration simple

La différence entre les durées éprouvées par deux observateurs en mouvement relatif uniforme constitue la première source d'étonnement lorsqu'on découvre la relativité restreinte. Un ouvrage de vulgarisation (voir référence) remarquable donne une idée simple sur ce problème. L'auteur considère une montre à photon dans laquelle un grain de lumière effectuerait, à la vitesse c de la lumière, des allers-retours entre deux miroirs. center Si cette montre reste fixe par rapport à l'observateur, la durée d'un aller-retour t0 est égale au quotient du trajet effectué par la célérité de la lumière. Au contraire, si la montre se déplace perpendiculairement au trajet du photon, celui-ci suit le mouvement de la montre et le segment est remplacé par une ligne brisée plus longue que lui. La célérité de la lumière restant la même, la durée t du parcours est supérieure à t0 : la montre en mouvement retarde. Un calcul géométrique montre que, v étant la vitesse de translation de la montre, les deux temps sont reliés par
t =
La célérité de la lumière étant de 300000 km/s, considérons un avion qui vole à 300 m/s. Sa vitesse est donc le millionième de celle de la lumière et l'erreur commise en utilisant l'approximation galiléenne est inférieure à un millionième de millionième, ce qui est tout à fait négligeable. Pour toutes les vitesses dont nous avons une expérience sensible, l'approximation galiléenne est donc très correcte. Pour un corps se déplaçant à une vitesse égale au dixième de celle de la lumière, l'erreur commise est inférieure à un pour cent. Les effets relativistes ne deviennent donc significatifs que pour des vitesses proches de la célérité de la lumière ; c'est la raison pour laquelle nous avons de grandes difficultés à appréhender le fonctionnement de la relativité restreinte. Enfin cette célérité de la lumière apparaît comme une limite impossible à atteindre.

Émergence du concept

On trouvera dans Quatrième dimension un extrait d'un historique sur la naissance de la relativité; cet extrait rappelle que si Lorentz a bien formulé en premier les transformations qui portent son nom, Einstein a remis en cause les principes de base de la mécanique classique... sur les principes de l'espace-temps à quatre dimensions non-euclidien formalisé par son professeur Hermann Minkowski en 1907, et de la façon décrite par Henri Poincaré dans son ouvrage [http://www.univ-nancy2.fr/poincare/bhp/sh.html La science et l'hypothèse] dès 1902.

Changement de référentiel

Introduction aux changements de référentiels

Une étape importante de la mise en forme de la théorie concerne les notions à introduire pour décrire le passage d'un référentiel dans un autre. À partir du moment où l'on travaille dans l'espace-temps à quatre coordonnées, dont l'une est temporelle, mais exprimée en unités de distance, on ne s'impose a priori de conditions sur aucune des coordonnées, à part celles qui peuvent apparaître acceptables après mûre réflexion. Ces conditions sont très simples et très efficaces. Il s'agit des hypothèses suivantes, concernant chacun des référentiels galiléens :
- l'espace-temps est homogène : il n'existe pas de point privilégié dans l'espace, il n'existe pas d'instant privilégié ---> dans un référentiel donné l'origine du repère et le zéro de l'horloge sont sans importance.
- l'espace-temps est isotrope : il n'existe pas de direction privilégiée dans l'espace. Ces conditions imposent des relations de linéarité entre des systèmes de coordonnées des deux référentiels. Puis une condition sur une hypothèse logique minimale :
- deux événements, reliés par un lien de cause à effet dans un référentiel, doivent être reliés par un lien semblable dans un autre référentiel ; ainsi le changement de référentiel doit interdire que dans un référentiel l'effet ne précède la cause.
- deux événements coïncidant dans un référentiel, donc non reliés par un lien de cause à effet, ne coïncident pas nécessairement dans un autre référentiel galiléen (il s'agit d'une conséquence de l'impératif précédent). Le fait est que cette hypothèse minimale permet la possibilité suivante : les horloges, fixes dans les différents référentiels peuvent avoir des marches différentes, tant que cela ne modifie pas l'ordre temporel imposé par la causalité. référentiels galiléens Ces conditions sont mises en œuvre dans la recherche des transformations de Galilée, puis de celles de Lorentz qui sont abordées ci-dessous. L'on travaille, en général, dans le cadre de transformation dites spéciales caractérisées par le fait que les systèmes d'axes x,y,z et x',y',z sont choisis tels qu'ils soient parallèles, que les axes O’x’ et Ox soient communs et parallèles à la vitesse \vec du référentiel \mathbb par rapport au référentiel \mathbb. Cette restriction de la présentation ne nuit nullement à la généralité des résultats obtenus. Une seconde étape nécessaire au développement des calculs est la mise à zéro des horloges fixes dans chacun des référentiels. Usuellement on choisit de régler sur 0, les horloges fixes, respectivement en O’ et O, lorsque les deux points coïncident. Les horloges fixes de chacun des référentiels sont ensuite synchronisées sur celles de O’ et O, respectivement. Les transformations de Galilée imposent l'hypothèse de Newton sur le temps, identique dans tous les référentiels, elles véri