n°150 – Été 2015

EDITORIAL : Éditorial Sommaire
Auteur(s) : LARCHER Christian
Résumé : Éditorial marquant la parution du 150e numéro des Cahiers Clairaut et l’Année internationale de la lumière. Christian Larcher rappelle la place symbolique de la lumière dans la philosophie, les mythes et le langage courant, puis évoque l’évolution des conceptions scientifiques, de l’opposition onde-corpuscule aux expériences sur sa vitesse. Il souligne enfin le rôle fondamental du rayonnement dans la connaissance astronomique et rend hommage à Lucette Bottinelli et Lionel Muller, récemment disparus.
Mots clef : éditorial – lumière – année internationale de la lumière – histoire des sciences – astronomie – hommage
AVEC NOS ÉLÈVES : La fontaine aux supernovæ
Auteur(s) : MARTIN Noël, FOGLIZZO Thierry
Résumé : Article présentant une analogie hydraulique destinée à visualiser certains mécanismes complexes des explosions de supernovæ. Les auteurs décrivent l’effondrement du cœur de fer d’une étoile massive, la formation d’une protoétoile à neutrons, le rôle des neutrinos et l’instabilité hydrodynamique SASI. Une fontaine à écoulement radial reproduit le choc d’accrétion et ses oscillations asymétriques. Utilisé par la recherche puis au Palais de la découverte, ce dispositif constitue un remarquable outil de médiation et d’enseignement.
Mots clef : supernovæ – étoiles à neutrons – effondrement gravitationnel – neutrinos – instabilité SASI – analogie hydraulique – médiation scientifique
HISTOIRE : L’astronomie à portée de main : quand le ciel fait signe aux Sourds
Auteur(s) : AMAUGER Frédéric
Résumé : Frédéric Amauger retrace l’enseignement de l’astronomie aux personnes sourdes, depuis l’abbé de l’Épée et l’abbé Sicard jusqu’aux actions contemporaines. Il décrit l’enrichissement progressif du vocabulaire astronomique en langue des signes française, notamment pour les phases de la Lune et les planètes. L’iconicité de cette langue facilite la représentation des mouvements célestes et de notions abstraites. L’article présente enfin le collectif Astro Vers Tous et les adaptations développées pour rendre la culture astronomique accessible à différents publics empêchés.
Mots clef : langue des signes française – astronomie – publics sourds – accessibilité – vocabulaire scientifique – médiation – Astro Vers Tous
THÈME : La lumière
Auteur(s) : La rédaction
Résumé : Page d’ouverture du dossier consacré à la lumière. Une sélection d’images illustre plusieurs phénomènes et usages : rayons solaires parallèles, double arc-en-ciel, spectres de lampadaires obtenus avec un réseau, faisceaux laser et spectre d’une lampe fluorescente. Cette introduction visuelle annonce les articles historiques, expérimentaux et astronomiques du numéro. Elle met en évidence la diversité des manifestations de la lumière et son rôle central dans l’observation, la mesure et la compréhension scientifique.
Mots clef : lumière – dossier thématique – spectres – arc-en-ciel – laser – phénomènes lumineux – astronomie
HISTOIRE : La longue histoire inachevée des représentations sur la lumière
Auteur(s) : LARCHER Christian
Résumé : Article historique retraçant les principales conceptions de la lumière depuis l’Antiquité jusqu’à la physique contemporaine. Christian Larcher examine les théories de l’émission, les modèles corpusculaires et ondulatoires, les explications des couleurs, ainsi que les contributions de Descartes, Newton et Huygens. Le texte montre comment les expériences de réfraction, de diffraction et d’interférence ont progressivement transformé les représentations. Il souligne enfin que les notions modernes de photon et de dualité ne constituent peut-être pas l’aboutissement définitif de cette histoire.
Mots clef : nature de la lumière – histoire de l’optique – couleurs – Newton – Huygens – onde-corpuscule – photon
LE COIN DES PETITS CURIEUX : Arc-en-ciel
Auteur(s) : RIPERT Jean
Résumé : Dialogue de vulgarisation expliquant la formation de l’arc-en-ciel à partir de la réfraction, de la dispersion et de la réflexion interne de la lumière dans les gouttes d’eau. Jean Ripert montre pourquoi chaque observateur voit son propre arc, pourquoi celui-ci forme un cercle centré à l’opposé du Soleil et comment sa hauteur dépend de celle de l’astre. Le texte aborde aussi l’arc secondaire, l’inversion des couleurs et la bande sombre d’Alexandre, puis propose une expérience simple à réaliser au jardin.
Mots clef : arc-en-ciel – réfraction – réflexion interne – dispersion – gouttes d’eau – couleurs – vulgarisation
ARTICLE DE FOND : La vitesse de la lumière au XIXe siècle : d’un critère épistémologique à un outil métrologique
Auteur(s) : LAUGINIE Pierre
Résumé : Pierre Lauginie retrace les expériences terrestres du XIXe siècle consacrées à la vitesse de la lumière. La comparaison de sa propagation dans l’air et dans l’eau devait départager les modèles corpusculaire et ondulatoire, avant que Foucault ne confirme son ralentissement dans les milieux réfringents. L’article décrit ensuite les dispositifs de Fizeau et de Foucault, leurs contraintes mécaniques et optiques, puis montre comment une mesure précise de cette vitesse devint indispensable pour déterminer l’unité astronomique et améliorer l’échelle des distances du Système solaire.
Mots clef : vitesse de la lumière – Fizeau – Foucault – théorie ondulatoire – métrologie – unité astronomique – histoire des sciences
ARTICLE DE FOND : Les parhélies, de faux soleils dans le ciel
Auteur(s) : CAUSERET Pierre
Résumé : Pierre Causeret décrit les parhélies, taches lumineuses colorées visibles à environ 22° de part et d’autre du Soleil. Le phénomène résulte de la réfraction de la lumière dans des cristaux de glace hexagonaux orientés horizontalement dans les nuages élevés. L’article explique l’ordre des couleurs, la position variable des faux soleils selon la hauteur du Soleil et le minimum de déviation produit par la géométrie des cristaux. Des calculs fondés sur la loi de Snell-Descartes permettent une exploitation en mathématiques et en physique.
Mots clef : parhélies – cristaux de glace – réfraction – halos atmosphériques – déviation minimale – optique – observation
RESSOURCES : Cristaux de glace et minimum de déviation à 21,8°
Auteur(s) : CAUSERET Pierre, SANDRÉ Béatrice
Résumé : Complément mathématique à l’article sur les parhélies, consacré à la démonstration du minimum de déviation produit par un prisme de glace à section hexagonale. Plusieurs méthodes sont proposées : tableau de valeurs, représentation graphique, dérivation ou raisonnement fondé sur la réversibilité du trajet lumineux et le théorème de Rolle. Le calcul conduit à une déviation minimale voisine de 22° lorsque les angles internes sont égaux à 30°. Cette ressource permet d’articuler optique géométrique et enseignement des mathématiques.
Mots clef : cristaux de glace – parhélies – déviation minimale – réfraction – théorème de Rolle – calcul – optique géométrique
MOTS CROISÉS : Mots croisés lumineux
Auteur(s) : CAUSERET Pierre
Résumé : Grille de mots croisés consacrée à la lumière, à l’optique et aux notions astronomiques rencontrées dans le numéro. Les définitions mobilisent l’histoire des sciences, les phénomènes lumineux, les instruments et le vocabulaire physique. Cette activité ludique permet de réinvestir les connaissances du dossier et peut être utilisée comme support de révision en classe, en club d’astronomie ou dans une animation scientifique.
Mots clef : mots croisés – lumière – optique – vocabulaire scientifique – astronomie – jeu pédagogique
TÉMOIGNAGE : Le halo de Boukhara
Auteur(s) : DEVALANCE Jean-Pierre
Résumé : À partir d’un halo photographié à Boukhara, Jean-Pierre Devalance explique la formation du petit halo de 22°. Contrairement à l’arc-en-ciel, il est produit par la réfraction du rayonnement solaire dans des cristaux de glace hexagonaux présents dans les nuages élevés. L’auteur détaille la géométrie du trajet lumineux, la déviation minimale, la concentration des rayons autour de 22° et les faibles irisations dues à la variation de l’indice avec la longueur d’onde. Il évoque également le halo plus rare de 46°.
Mots clef : halo de 22 degrés – cristaux de glace – réfraction – dispersion – cirrostratus – optique atmosphérique – observation
COMPLÉMENT : cc150-demonstration_minimum_deviation.pdf
Auteur(s) : DEVALANCE Jean-Pierre
Résumé : développement du calcul montrant qu’il existe un minimum de déviation pour un angle de 21,8° dans un cristal à section hexagonal dans le cas d’un petit halo
Mots clef : phénomène lumineux – halo – calcul
AVEC NOS ÉLÈVES : Expériences de physique fondamentale à l’Observatoire de Lyon ou comment intéresser les jeunes aux sciences
Auteur(s) : VAUGLIN Isabelle
Résumé : Isabelle Vauglin présente cinq expériences développées à l’Observatoire de Lyon pour les visites scolaires, ateliers, TPE et TIPE. Les dispositifs permettent de mesurer la vitesse de la lumière, pratiquer la spectroscopie, reproduire l’expérience de Cavendish, détecter une exoplanète par transit et comprendre l’optique adaptative. Chaque manipulation est reliée aux recherches astronomiques et privilégie une démarche active où les élèves mesurent, interprètent et discutent les résultats. L’ensemble illustre le rôle d’un observatoire dans la diffusion des sciences et l’orientation vers les études scientifiques.
Mots clef : Observatoire de Lyon – vitesse de la lumière – spectroscopie – balance de Cavendish – exoplanètes – optique adaptative – pédagogie expérimentale
HISTOIRE : Augustin Fresnel
Auteur(s) : BRACCO Christian, HASPOT Samuel
Résumé : Christian Bracco et Samuel Haspot retracent la vie et l’œuvre d’Augustin Fresnel, acteur majeur de la théorie ondulatoire de la lumière. L’article présente ses travaux sur l’aberration stellaire, l’entraînement partiel de l’éther, la diffraction, les interférences et la polarisation, qui conduisirent à reconnaître le caractère transversal des vibrations lumineuses. Il décrit également ses méthodes expérimentales et mathématiques, notamment les intégrales de Fresnel, ainsi que son action au sein de la commission des phares et la mise au point des lentilles à échelons.
Mots clef : Augustin Fresnel – théorie ondulatoire – diffraction – interférences – polarisation – aberration stellaire – lentille de Fresnel
COMPLÉMENT : cc150-fresnel_bibliographie.pdf
Auteur(s) : BRACCO Christian-HASPOT Samuel
Résumé : détail de la bibliographie
Mots clef : bibliographie
ARTICLE DE FOND : Pourquoi doit-on considérer la vitesse de la lumière comme constante en présence d’un champ de gravitation ?
Auteur(s) : PATUREL Georges
Résumé : Georges Paturel examine la constance de la vitesse de la lumière dans le passage de la relativité restreinte à la relativité générale. Il rappelle que la gravitation n’est plus décrite comme une force, mais comme une courbure de l’espace-temps déterminant les géodésiques suivies par les corps et les photons. Le retard d’un signal dans un champ gravitationnel ne traduit donc pas un ralentissement local de la lumière, mais un allongement du trajet et une modification des mesures de temps et de distance. L’article clarifie plusieurs difficultés conceptuelles fréquentes.
Mots clef : vitesse de la lumière – relativité restreinte – relativité générale – gravitation – espace-temps courbe – géodésiques – principe d’équivalence
ENVIRONNEMENT : L’Association nationale pour la protection du ciel et de l’environnement nocturnes
Auteur(s) : BLU Paul
Résumé : Présentation de l’Association nationale pour la protection du ciel et de l’environnement nocturnes, engagée depuis près de vingt ans contre les nuisances lumineuses. Paul Blu expose ses actions concernant la biodiversité, la santé, les économies d’énergie, la qualité des matériels et la réglementation de l’éclairage public. L’association développe des recommandations, des cartes et des labels destinés aux collectivités. Cette contribution rappelle que la préservation du ciel étoilé relève à la fois de l’astronomie, de l’écologie, de la santé publique et de la gestion responsable de l’énergie.
Mots clef : ANPCEN – pollution lumineuse – environnement nocturne – éclairage public – biodiversité – énergie – santé
OBSERVATION : Le ciel de l’été 2015
Auteur(s) : CAUSERET Pierre
Résumé : Rubrique d’observation donnant les principaux repères du ciel de l’été 2015. Pierre Causeret décrit la visibilité de Mercure, Vénus, Mars, Jupiter, Saturne et Uranus, puis signale plusieurs événements : rapprochement de Vénus et Jupiter, passage de la Terre à l’aphélie, maximum des Perséides, équinoxe d’automne et éclipse totale de Lune du 28 septembre. Les dates des nouvelles et pleines Lunes complètent ces éphémérides destinées à préparer les observations estivales.
Mots clef : ciel d’été 2015 – planètes – Perséides – éclipse de Lune – solstice – éphémérides – observation
ARTICLE DE FOND : Le développement des connaissances en astronomie
Auteur(s) : FRÈDE Valérie, FRAPPART Sören
Résumé : Valérie Frède et Sören Frappart présentent les principaux débats sur le développement des connaissances astronomiques chez l’enfant. Ils confrontent l’hypothèse de modèles mentaux cohérents à celle de connaissances fragmentées et analysent les recherches sur la forme de la Terre, la gravité et l’alternance jour-nuit. Le texte examine l’influence des méthodes d’entretien, des représentations graphiques, des artefacts, du contexte culturel et des programmes scolaires. Il souligne l’importance d’un enseignement qui prend en compte les conceptions initiales et favorise un véritable changement conceptuel.
Mots clef : didactique de l’astronomie – conceptions enfantines – modèles mentaux – forme de la Terre – changement conceptuel – contexte culturel – enseignement
JEUX : La navette de l’espace-lettres
Auteur(s) : BOBIN Michel
Résumé : Jeu de lettres conçu spécialement pour le numéro 150. Le lecteur doit résoudre une série de définitions, reporter les lettres grâce à un système de cases numérotées puis reconstituer un extrait d’un ouvrage astronomique. La grille révèle une citation de Lucette Bottinelli tirée de L’Univers des étoiles. Cette activité associe recherche lexicale, culture astronomique et hommage à l’une des fondatrices du CLEA.
Mots clef : jeu de lettres – astronomie – vocabulaire scientifique – citation – Lucette Bottinelli – activité pédagogique
VIE ASSOCIATIVE : Hommage à Lionel Muller et Lucette Bottinelli
Auteur(s) : La rédaction
Résumé : Ensemble de témoignages consacrés à Lionel Muller et Lucette Bottinelli, deux membres actifs du CLEA disparus en mars 2015. Les textes rappellent l’engagement pédagogique, l’humour et la présence fidèle de Lionel aux Écoles d’été d’astronomie. Ils retracent également la carrière scientifique de Lucette en radioastronomie, son rôle dans la création du CLEA, l’organisation des premières écoles d’été et la rédaction des Cahiers Clairaut. Ces hommages constituent une contribution importante à la mémoire de l’association.
Mots clef : Lionel Muller – Lucette Bottinelli – hommage – CLEA – École d’été d’astronomie – radioastronomie – histoire de l’association
LECTURE POUR LA MARQUISE : À la rencontre des comètes
Auteur(s) : LARCHER Christian
Résumé : Recension de l’ouvrage À la rencontre des comètes de James Lequeux et Thérèse Encrenaz. Christian Larcher présente un livre accessible qui rassemble les connaissances récentes sur la nature, l’origine et l’exploration des comètes. L’actualité de Rosetta et de l’atterrissage de Philae éclaire les chapitres consacrés aux noyaux, aux molécules détectées et aux grands réservoirs cométaires que sont la ceinture de Kuiper et le nuage de Oort. L’ouvrage offre une synthèse utile pour la culture scientifique et l’enseignement.
Mots clef : lecture scientifique – comètes – Rosetta – Philae – noyaux cométaires – ceinture de Kuiper – nuage de Oort
LECTURE POUR LA MARQUISE : Les constellations des Potins d’Uranie
Auteur(s) : LARCHER Christian
Résumé : Présentation du livre Les constellations des Potins d’Uranie d’Al Nath. L’ouvrage mêle légendes, mythes, anecdotes et récits autour des constellations officielles, disparues ou imaginaires. Christian Larcher souligne la variété des textes, tour à tour savants, humoristiques ou mélancoliques, ainsi que leur capacité à ramener constamment le lecteur vers le ciel. Cette lecture peut nourrir des activités de médiation associant astronomie, histoire culturelle et littérature.
Mots clef : lecture – constellations – mythologie – histoire du ciel – constellations disparues – littérature astronomique – vulgarisation
OBSERVATION : L’éclipse totale de Lune du 28 septembre 2015 au matin
Auteur(s) : CAUSERET Pierre
Résumé : Pierre Causeret présente les circonstances de l’éclipse totale de Lune du 28 septembre 2015, entièrement visible depuis la France métropolitaine. Les horaires des différentes phases, la trajectoire dans l’ombre terrestre et les conditions géographiques d’observation sont détaillés. Une seconde partie propose des activités : modélisation avec une source lumineuse et deux boules, étude de la taille de l’ombre, calcul de la durée de la totalité et exploitation de photographies. L’article associe préparation pratique, géométrie céleste et démarche pédagogique.
Mots clef : éclipse totale de Lune – 28 septembre 2015 – observation – ombre terrestre – modélisation – calculs – pédagogie
OBSERVATION : L’éclipse de Soleil du 20 mars 2015
Auteur(s) : CAUSERET Pierre, La rédaction
Résumé : Retour illustré sur l’éclipse partielle de Soleil du 20 mars 2015. Malgré une météo souvent défavorable et certaines consignes de confinement, de nombreux enseignants, clubs et médiateurs ont permis au public et aux élèves d’observer le phénomène en sécurité. La rubrique rassemble photographies, montages et commentaires transmis sur la liste du CLEA. Elle témoigne de la diversité des dispositifs employés et de l’intérêt pédagogique d’un événement céleste partagé collectivement.
Mots clef : éclipse partielle de Soleil – 20 mars 2015 – observation scolaire – photographie – sécurité – médiation – témoignages
JEUX : Solutions de la navette de l’espace-lettres et des mots croisés
Auteur(s) : La rédaction
Résumé : Page de correction des deux jeux du numéro. Elle révèle le texte extrait de L’Univers des étoiles de Lucette Bottinelli obtenu grâce à la navette de l’espace-lettres, puis fournit les réponses horizontales et verticales des mots croisés lumineux. Cette rubrique permet de vérifier les solutions, de revenir sur le vocabulaire scientifique du dossier et de clore le numéro sur un hommage supplémentaire à Lucette Bottinelli.
Mots clef : solutions – navette de l’espace-lettres – mots croisés – lumière – Lucette Bottinelli – correction – jeu pédagogique