Figure 1 : Histogramme des masses de compagnons d'étoiles. Le creux entre les étoiles binaires et les exoplanètes à gauche est le désert des naines brunes. Les objets dans l'intervalle orange peuvent etre de l'une ou l'autre population.
Instabilité de « courant » dans un disque proto-planétaire (MMSN).
Dans cette situation de la vie quotidienne, les trois modes de transport de l'énergie sont illustrés : la chaleur (énergie thermique) voyage au sein du liquide par des mouvement de convection, la casserole est chauffée radiativement par la plaque et le manche métallique est un bon conducteur de chaleur vers la main.
Visualisation de l'accélération centrifuge : elle est perpendiculaire à l'axe de rotation, orientée vers l'extérieur.
Visualisation de l'accélération de Coriolis : étant données les règles du produit vectoriel, on voit bien que son orientation relative à la vitesse s'inverse lorsqu'on change d'hémisphère.
Modèle héliocentrique de Copernic , Caelestial Orbes, 1576
Portait de Johannes Kepler (1571-1630) réalisé en 1610 - Artiste inconnu
Portait de Tycho Brahe (1546-1601) réalisé en 1596 - Artiste inconnu
Haut : Effet de la valeur de l'excentricté e sur la forme de l'ellipse
Bas : Effet de la valeur du demi-grand axe a sur la taille de l'ellipse
Pour chacun des graphes, le temps de parcours les secteurs colorés ont des aires égales
Mise en évidence de l'effet de l'excentricté e sur la vitesse instantanée de déplacement de la planète sur son orbite.
Le cas particulier de l'orbite circulaire est représenté en rouge.
Positions des points de Lagrange pour le système étoile-planète (représentées en rouge). Les points de Lagrange stables sont représentés en vert, les points instables en bleu.
Distribution en taille des astéroïdes.
Haut : Géométrie pour calculer le champ magnétique du dipole solaire B, à partir d'un moment magnétique m localisé au centre du Soleil. Bas : Lignes de champs générées par un moment magnétique m.
À gauche : image Météosat dans le canal 10,5-12,5 µm (fenêtre de transparence atmosphérique). À droite : image Météosat dans le canal 5,7-7,1 µm (zone d'opacité de H2O)
Émission spontanée d'un photon par un système matériel possédant au moins deux niveaux d'énergie. L'énergie totale est conservée dans ce processus.
Absorption d'un photon par un système matériel possédant au moins deux niveaux d'énergie. L'énergie totale est conservée dans ce processus.
Photographie de la Terre prise depuis la station spatiale internationale. On distingue nettement la réflexion spéculaire sur la surface de l'océan et celle diffuse due aux nuages ou à la surface des continents.
(1786-1853)
(1831-1879)
Carte d'émissivité du pôle de Titan obtenue par le radiomètre de Cassini en polarisation perpendiculaire. L'emissivité mesurée a permis d'établir que la permitivité des lacs de Titan est entre 1,6 et 1,9 : ce sont des lacs d'hydrocarbures !
Représentation schématique des différents états de la matière
Représentation schématique d'une caractéristique U-I pour une sonde de Langmuir à symétrie sphérique (similaire à celle de Cassini). La courbe rouge indique le courant total collecté en fonction de la tension. Les courbes discontinues bleus et vertes indiquent les contribution respectives du courant électronique et du courant ionique.
Photo d'une aurore boréale en Alaska. Ces phénomènes lumineux sont provoqués par la rencontre entre des particules énergétiques provenant du Soleil ou du rayonnement cosmique et de l'atmosphère. Ces particules ont été préalablement piégées par le champ magnétique terrestre dans une zone que l'on nomme ceinture de Van Allen.
Un système galactique est projeté sur la sphère céleste. Les longitude (l) et latitude (b) d'un objet sont indiquées.
Illustration du principe d'action-réaction. Le carburant éjecté propulse le véhicule dans la direction opposée.
En 2013 Sascha Quanz et collaborateurs publient dans the Astrophysical Journal un article sur une potentielle planète en formation détectée par l'instrument NaCo au télescope VLT (Very Large Telescope). [Pour en savoir plus cliquez ici]
Comparaison de la distribution des flux spectraux lumineux émis (en échelle logarithmique) en fonction de la longueur d'onde dans le système solaire.
La composante de gauche du spectre (autour d'un micron) correspond à la réflexion de la lumière du soleil sur la planète, la partie droite autour de 20 µm correspond au rayonnement thermique émis par chaque planète et dépendant de sa température.
En 2012 Christoph Mordasini et collaborateurs présentent dans Astronomy & Astrophysics, un modèle d'évolution planétaire. Vous pouvez voir ici l'évolution de la luminosité (comparée à la luminosité solaire, le tout en échelle logarithmique) de planètes de type géante gazeuse (comme Jupiter) en fonction du temps. Observez le pic autour d'un million d'années qui survient à la fin du processus de formation et à partir duquel la luminosité se met à chuter.
En 2010 Christian Marois et collaborateurs ont publié dans Nature la découverte d'une quatrième planète (HR8799 e) autour de l'étoile HR 8799 observée avec le télescope Keck II.
Répartition en demi-grand axe (en unités astronomiques, avec une échelle logarithmique) des planètes dans le système HR8799 (en blanc) comparé au Système solaire (en jaune). Le diamètre de chaque point varie en fonction de la masse de la planète.
En 2009 Anne-Marie Lagrange et collaborateurs publient dans Astronomy and Astrophysics la première image de β Pictoris b, prise avec NaCo au VLT.[Pour plus d'informations cliquez ici]
Voici la répartition des planètes observées par imagerie directe selon l'âge (en miliards d'années, Gyr) et le demi-grand axe (en unités astronomiques, AU). Vous trouverez, en rouge, l'exoplanète β Pictoris b.
En 2012, Christoph Mordasini et collaborateurs publient dans Astronomy and Astrophysics une étude sur la formation des planètes, ici celle de Jupiter, de haut en bas et de gauche à droite, se trouvent l'évolution de la masse, du taux d'accrétion, du rayon et la luminosité de la planète en fonction du temps.
En 2012, Christoph Mordasini et collaborateurs publient dans Astronomy & Astrophysics une étude sur la formation des planètes, ici celle de Jupiter. En rouge vous pouvez remarquer l'évolution de la température efficace de la planète en fonction du temps.
Eric E. Mamajek et Lynne A. Hillenbrand ont publié en 2008 dans the Astrophysical Journal une étude sur les estimateurs d'âge des étoiles de type solaire. Ce graphique nous présente la répartition des âges, en ordonnées (en années et en échelle logarithmique), en fonction d'un marqueur d'activité à savoir 
: plus il est élevé, plus l'activité est grande. Les courbes représentes plusieurs tentatives pour déterminer une relation entre ces deux observables.
: plus il est élevé, plus l'activité est grande. Les courbes représentes plusieurs tentatives pour déterminer une relation entre ces deux observables.
Dans le même article de Eric E. Mamajek et Lynne A. Hillenbrand, on trouve ce graphique qui nous présente une relation linéaire entre le marqueur spectroscopique qu'est le 
et le rayonnement en X .
B-V est l'indice de couleur des étoiles qui peut donc être relié à leur type spectral.
et le rayonnement en X .
B-V est l'indice de couleur des étoiles qui peut donc être relié à leur type spectral.
L'article de Eric E. Mamajek et Lynne A. Hillenbrand présente enfin ce graphique qui nous présente les relations linéaires entre le marqueur spectroscopique qu'est le 
et la rotation de l'étoile exprimée par le nombre de Rossby.
et la rotation de l'étoile exprimée par le nombre de Rossby.
Comme nous l'avons vu précédemment, le flux lumineux émis par les planètes du système solaire se compose de deux parties, une partie (au niveau de la flèche rouge) dû à l'albédo de la planète qui va provoquer une réflexion de la lumière solaire (avec un maximum au même endroit que le maximum solaire, puisqu'il s'agit de la même lumière) et une partie d'émission thermique propre (au niveau de la flèche bleue). La température des planètes étant plus froide que celle de leur étoile, ce second maximum local se situe à de plus grandes longueurs d'onde.
1. En décomposant un cube d'observation acquis par un IFS, on observe sur chaque tranche la planète (disque en bas à gauche de l'étoile jaune) noyée dans des tavelures (nuage rouge). La position d'un tavelure par rapport au centre va évoluer proportionnelement à la longueur d'onde. La position de la planète reste fixe.
2. Si on change l'échelle de chaque tranche en contractant chaque image proportionnelement à la longueur d'onde, les tavelures seront à position fixée d'une tranche à l'autre. C'est en revanche la planète qui va maintenant changer de position en fonction de la longueur d'onde.
3. Si on calcule la médiane des images fabriquées à l'étape n°2, on va obtenir une image comportant les tavelures mais pas la planète car la position de la planète n'est pas la même sur toutes les images.
4. On peut alors effectuer une transformation d'échelle inverse de celle effectuée à l'étape n°2 pour obtenir la position des tavelures seules à chaque longueur d'onde.
5. On soustrait ces nouvelles images aux observations.
6. Il ne reste plus alors que l'image de la planète à chaque longueur d'onde.
Gaël Chauvin et collaborateurs dans un article de 2012 de Astronomy and Astrophysics présente une étude de l'orbite de β Pictoris b
Ici nous avons une compilation de huit observations qui montre bien que l'objet tourne autour de l'étoile. Remarquez la différence de date et de position entre les point 1 et 2 : en 2003 les chercheurs ont découvert un objet proche de l'étoile mais ils ont dû attendre 2009 pour avoir la preuve que c'était bien une planète.
La ligne de visée doit être presque parallèle au plan de l'orbite, pour que la lumière réfléchie par Jupiter soit détectable à moins de 3 arcsec, lorsque la planète passe derrière le soleil.
Observations idéales (sans bruit, mouvement de l'étoile uniquement dû aux planètes) d'un système à deux planètes sur cinq ans. En bleu on représente tout le parcours de la planète et en rouge les quarante-cinq mesures de position.
En mauve, les sources de lumière et en bleu les milieux traversés.
L'intensité dépend de la composition, de la température 
et de la vitesse 
en chaque point du disque apparent de l'étoile
et de la vitesse en chaque point du disque apparent de l'étoile
La lumière provenant de la moitié de l'étoile ayant un mouvement vers l'observateur est décalé vers les hautes fréquences (vers le bleu). L'autre moitié est décalée vers les basses fréquences (vers le rouge). Dans l'hypothèse où l'étoile est sphérique, et a une luminosité identique partout sur sa surface, le décalage vers le rouge et celui vers le bleu ne fait qu'élargir les raies spectrales. Si une tache est présente, ici sur la partie bleue, la symétrie est brisée et le déficit de lumière entraine un décalage du spectre vers le rouge.
Le mouvement est dans le plan 
Représentation de l'anomalie vraie 
, excentrique 
et moyenne 
.
, excentrique et moyenne .
Le plan de référence est ici le plan d'observation.
Position de l'étoile en coordonnées sphériques dans le référérentiel barycentrique du système solaire et dans le référentiel translaté au centre de masse de la Terre. Les observations sont disponibles dans le référentiel terrestre, représenté en rouge, qui dépend de l'instant de mesure 
.
.
Position de l'étoile en coordonnées sphériques dans le référérentiel barycentrique du système solaire et dans le référentiel translaté au centre de masse de la Terre. Les observations sont disponibles dans le référentiel terrestre, représenté en rouge, qui dépend de l'instant de mesure 
.
.
Définition de 
La lumière provenant de la moitié de l'étoile ayant un mouvement vers l'observateur est décalé vers les hautes fréquences (vers le bleu). L'autre moitié est décalée vers les basses fréquences (vers le rouge). Dans l'hypothèse où l'étoile est sphérique, et a une luminosité identique partout sur sa surface, le décalage vers le rouge et celui vers le bleu ne fait qu'élargir les raies spectrales. Si une tache est présente, ici sur la partie bleue, la symétrie est brisée et le déficit de lumière entraine un décalage du spectre vers le rouge.
Les rayons perpendiculaires à l'axe de symétrie d'une parabole parviennent au point focal 
.Ceux qui arrivent avec un certain angle arrivent légèrement décalés.
.Ceux qui arrivent avec un certain angle arrivent légèrement décalés.
Six étapes d'ajustement aux données. Pour représenter la chronologie des mesures, on trace des segments reliant deux points de mesure consécutifs.
En rouge: périodogramme d'un système simulé à deux planètes après soustraction du mouvement propre et de la parallaxe (signal très peu bruité), pour 45 mesures. En bleu: périodogramme du même système sans bruit et avec 10000 observations.
Figure 10 : Les 21 planètes de rayon inférieur à 2 rayons terrestres et se trouvant dans la zone habitable. Elles sont placées dans un diagramme montrant l’énergie qu’elles reçoivent de leur étoile (normalisée à celle reçue par la Terre du Soleil) en fonction de la température de l’étoile. Les zones vertes indiquent l’extension probable de la zone habitable selon une estimation prudente (vert clair) et optimiste (vert foncé).
Triaud et al. 2013
article Triaud et al. 2013
La discrétisation verticale en niveaux de pression ne tient pas compte de la topographie des planètes telluriques. Dans les plus basses couches de l'atmosphère, on peut utiliser une correction utilisant la pression de surface de manière progressive avec l'altitude .
avec 2 coupes à l'équateur et à 
=0.5
avec 2 coupes à l'équateur et à 
=0.9
Spectre infrarouge de la comète Hale Bopp comparé à celui d’un mélange de bactéries. Mais un mélange de molécules inorganiques produit aussi le même spectre.
Les structures de la météorite martienne ALH8401, attribuées en 1997 à des microbactéries. Des nouvelles analyses n’ont pas confirmé cette hypothèse.
Crédits : Jenny Cheng/Business Insider
Frank Drake et sa fameuse équation. SPL / sciencephoto.fr
Green Bank Telescope, le plus grand radiotélescope du monde (situé aux États-Unis) pour observer les signaux radios en provenance d'étoiles proches (CC-BY sur wikipedia par Cyberbaud)
Carl Sagan en 1980
Crédits : Jenny Cheng/Business Insider
Exemple de données que l'on peut trouver sur la base de données d'exoplanètes européenne: Le rayon d'une planète en fonction de se masse. On voit, par exemple, que bien que les naines brunes soient plus massives (à droite du graphique), elles ont pourtant la meme taille que les exoplanètes de type Jupiter.
Le télescope spatial Kepler de la Nasa pour observer des exoplanètes transitant devant leur étoile (NASA).
Image de l’hémisphère nord de Titan obtenue avec le radar de la sonde Cassini. Ce sont de fausses couleurs. Le bleu montre les lacs, et rivières d’hydrocarbures. Les petits lacs près du pôle s’étendent sur environ 50 km de long. NASA, JPL-Caltech, ASI, USGS
Une structure possible d'Europe, satellite de Jupiter, avec des lacs d'eau sous la surface gelée (CC BY-SA 3.0 by Kelvinsong).
Drone de la NASA allant aterrir sur Titan vers 3036 pour faire des recherches de signatures de formes de vie (NASA APL).
Les ratons laveurs pourraient-ils prendre notre place si les humains venaient à disparaitre ? (CC BY-SA 3 by Quartl)
Sphère de Dyson au niveau de la Terre permettant de récuperer l'énergie du Soleil (CC BY-SA 3.0, Isaac Sanolnacov).
Le signal Wow détecté en 1977 pouvant faire penser à un signal radio extraterrestre.
Vue d’artiste d’une voile solaire qui pourrait envoyer des sondes pleines de caméras vers des étoiles proches à un cinquième de la vitesse de la lumière.
De gauche à droite: Mars, Terre, Vénus. Par sa taille, et densité, Vénus (à droite) est la planète la plus similaire à la Terre (ESA).
Les deux figures (Greaves et al. 2020) montrent deux spectres (en noir) centrés sur une longueur d’onde proche de 1.123 mm obtenus avec - à gauche : le télescope James Clerk Maxwell en juin 2017 (JCMT situé à Hawaï à 4 km d’altitude) et – à droite : avec ALMA en mars 2019 (un ensemble d’environ 66 antennes situé à 5 km d’altitude dans le désert d’Atacama au Chili)
par Xan2-3
Peinture de Sir William Rowan Hamilton.
Voici les courbes des capacités de détection des instrument actuels (GPI 2013, SPHERE 2014) et futur avec les ELT, télescopes de plus de 20 m de diamètre (TMT,GMT et E-ELT, arrivant après 2020). Si une planète a un contraste avec son étoile, à séparation angulaire donnée, supérieur à la courbe, alors elle est détectable. Ces instruments ciblent le domaine du proche infrarouge (1 à 5 µm) particulièrement les bandes J (1,25 µm), H (1,75 µm) et L (3,75 µm) qui sont des fenêtres de transparence de l'atmosphère terrestre (l'eau absorbe beaucoup dans le proche infrarouge en dehors de ces fenêtres).
Exemple de gyroscope. Tant que le rotor (plateau central) sera en rotation, il gardera son axe de rotation fixe quelles que soient les orientations des cercles extérieurs.
La lumière émise par la source se propage dans la bobine de fibre optique dans deux directions opposées suite à une première traversée de la lame séparatrice (un quart de l'énergie émise initialement arrivera sur le détecteur selon chacune des directions de parcours). Du fait de la rotation de la plateforme, les signaux lumineux parcourant la bobine de fibre dans des directions opposées arriveront au récepteur dans des temps différents. C'est l'effet Sagnac.
Une station orbitale avec deux anneaux en rotation autour du moyeu central.
Un texte vu à travers un cristal de calcite. La biréfringence fait apparaître le texte en double.
Un texte vu à travers du calcite et un polariseur. Selon le sens du polariseur, on laisse passer le rayon ordinaire ou extraordinaire, polarisés perpendiculairement.
Une gloire vue depuis un avion de ligne.
Deux des quatre roues à inertie du télescope Kepler durant l'assemblage. Elles sont inclinées différemment afin de permettre un contrôle de l'attitude selon plusieurs axes. L'une de ces roues a été victime d'un problème que l'on rencontre parfois avec ce type d'actuateurs, c'est à dire une friction trop importante. Pour parer à la perte d'une roue à inertie, on se permet généralement des configurations redondantes sur les gros satellites.
Viseur d'étoiles ASTROP APS développé par l'agence spatiale nationale allemande DLT et la compagnie Jena-Optronik en Allemagne. Il est équipé d'une technologie de protection de radiation permettant de longues missions.
Capteur solaire analogique pyramidal développé par NTO pour la plateforme de satellites de télécommunication Spacebus-4000. Il fournit la position du Soleil selon 2 axes avec une précision meilleure que 0,1°.
Profils d'une raie spectrale vue en émission (haut) ou en absorption (bas). L'altitude 
est atteinte plus haut au coeur de la raie (longueur d'onde 
) que dans les ailes lointaines de la raie (longueur d'onde 
) : 
avec 
et 
.
est atteinte plus haut au coeur de la raie (longueur d'onde ) que dans les ailes lointaines de la raie (longueur d'onde ) : avec et .
Visualisation géométrique de la méthode d'inversion surnommée "par pelure d'oignon" : la transmission observée 
permet, connaissant l'épaisseur traversée, de remonter à 
. À partir de là, la transmission 
permet, connaissant 
, d'en déduire 
et ainsi de suite.
permet, connaissant l'épaisseur traversée, de remonter à . À partir de là, la transmission permet, connaissant , d'en déduire et ainsi de suite.
Visualisation de la profondeur d'un transit primaire en fonction de la longueur d'onde. Ici, l'atmosphère est transparente aux grandes longueurs d'onde, et de plus en plus opaque aux courtes longueurs d'onde, ce qui augmente la profondeur du transit.
Un système équatorial est projeté sur la sphère céleste. Les longitude (α) et latitude (δ) d'un objet sont indiquées.
Un système écliptique est projeté sur la sphère céleste. Les longitude (λ) et latitude (β) d'un objet sont indiquées.
La Terre peut être assimilée à un dipôle magnétique dont l'axe est incliné d'à peu près 11° par rapport à l'axe nord-sud géographique. Attention, le pôle sud magnétique se trouve du coté du pôle nord géographique.
Champ magnétique sur une orbite terrestre circulaire de 500 km d'altitude et 50° d'inclinaison dans le référentiel NED.
Le déplacement de la masse par rapport à la boîte dans lequelle elle se trouve dépend de l'accélération de la boîte. 
, avec 
l'accélération, 
la masse, 
la constante de raideur du ressort et 
le déplacement du ressort.
, avec l'accélération, la masse, la constante de raideur du ressort et le déplacement du ressort.
Fonctionnement d'un actionneur gyroscopique.
Les principaux systèmes de propulsion sont ici classés par catégorie. Les couleurs indiquées sur cette figure correspondent au couleurs présentes dans la figure suivante.
Impulsion spécifique et force de poussée de systèmes de propulsion pour CubeSat (en développement pour la plupart en 2018). Des couleurs permettent de différencier les différents types de propulsion.
Illustration de l'angle de phase (α, entre la source, l'objet et l'observateur) et de l'angle de diffusion (Θ, entre la direction du rayon incident et celle du rayon diffusé).
Les lignes bleues représentent la forme du champ magnétique interplanétaire au niveau du plan de l'écliptique, tandis que les rouges représente des lignes à plus hautes latitudes.
Cas d'une planète en rotation synchrone, sans atmosphère, en tout point à l'équilibre thermique, et avec un albédo de surface constant A. On fait l'hypothèse très simpliste qu'une face reçoit en tout point un flux solaire constant alors qu'une autre ne reçoit pas du tout de flux. Pour ce cas particulier, on montre que 
~ 
.
~ .
Si ces cumulus apparaissent blancs, c'est à cause de la diffusion de Mie.
Représentation schématique du spectromètre de masse de type temps de vol de l'expérience Cassini CAPS. Le trajet d'un ion est représenté par la courbe rouge
"SatBus MTQ" est un système composé de trois magnéto-coupleurs orthogonaux respectant le standard CubeSat. Les bobines 1 et 2 bénéficient d'un barreau ferromagnétique, contrairement à la bobine 3.
Image de la photosphère en NiI (gauche) et CaII (droite) faite à l'Observatoire de Meudon avec le spectroheliographe.
Illustration du théorème du gel.
A changer en Film
Image du Soleil en entier observé dans la raie 
de l'hydrogène. A gauche : Les taches blanches correspondent à des région en émission alors que les structures filamentaires en noire correspondent à l'absorption. Les structures noires sont des filaments, l'équivalent des protubérance que l'on observe au limbe solaire vue sur l'image de droite).
de l'hydrogène. A gauche : Les taches blanches correspondent à des région en émission alors que les structures filamentaires en noire correspondent à l'absorption. Les structures noires sont des filaments, l'équivalent des protubérance que l'on observe au limbe solaire vue sur l'image de droite).
Indicatrices de rayonnement pour différents types de diffusion avec un rayon venant de la gauche. À gauche, la diffusion de Rayleigh, au centre une diffusion intermédiaire entre Rayleigh et Mie, à droite une indicatrice typique de la diffusion de Mie, avec une diffusion principalement vers l'avant.
Une fenêtre vue sans (à gauche) et avec (à droite) un polariseur. À droite, la réflexion est supprimée par un polariseur bloquant la composante verticale de la polarisation.
, 
et 
forment une base directe puisque 
est positif. Si 
était négatif, la base serait dans le sens indirect.
Vitesses du vent solaire mesurées par la sonde Ulysse, en fonction de la latitude dans le milieu interplanétaire, en période de minimum solaire. La séparation entre vent rapide (en bleu –hémisphère Sud - et rouge –hémisphère Nord) et lent a lieu à ± 15°. La densité (en vert) est plus élevée dans les régions de vent lent. Les axes indiquent les valeurs de vitesse en km.s-1. Les petites graduations aux environs de 700 km.s-1 donnent l'échelle des densités (en cm-3)
Les coordonnées horizontales locales sont la hauteur (h) et l'azimut (A). La hauteur varie de 0° (horizon) jusqu'à 90° (zénith) et l'azimut est mesuré sur le plan horizontal à partir du Nord (N). Un objet de hauteur négative n'est pas visible depuis le lieu d'observation.
Un magnétomètre "fluxgate" génère son propre champ magnétique. En inversant régulièrement la direction du courant, on inverse le champ magnétique, ce qui permet d'obtenir un champ magnétique moyen nul. Dans le cas où la magnétomètre se trouve dans un champ magnétique ambiant, la moyenne n'est plus nulle et il est alors possible de connaître ce champ extérieur.
Chaque élément de la boucle de contrôle d'attitude est représenté par sa fonction de transfert.
Réponse pour différents facteurs d'amortissement.
Figure 1 : Géométrie de l’orbite d’une planète transitante. Nous utilisons ici le terme éclipse secondaire pour désigner le passage de la planète derrière l’étoile, i.e. l’occultation.
Au bout d'une durée correspondant à une période 
, l'onde aura aura la même allure.
, l'onde aura aura la même allure.
La planète Kepler-88b transite devant l'étoile Kepler-88. La planète Kepler-88c a été décourverte par les perturbations induites sur les instants des transits.
Spectre thermique terrestre observé par l'instrument NIMBUS. Les courbes en pointillé représentent les spectres des corps noits aux températures indiquées en Kelvin. Ceci permet une lecture directe de ce spectre en température de brillance : un minimum situé autour de 215 K vers 15 µm, et un maximum un peu en dessous de 300 K entre 10 et 12 µm.
Luminance spectrale en provenance de la Terre et observée par la sonde Galileo alors en route vers Jupiter. Les spectres révèlent de grandes quantités d'eau, d'oxygène ainsi que du méthane. Les quantiés mesurées par Galileo témoignent d'une activité biologique intense.
Le diagramme de phase de l'eau montre qu'à haute pression (jusqu'à 200 MPa), la température du solidus décroit avec la pression. Il existe donc une région du diagramme (ici, en rouge) où l'eau peut rester sous forme liquide jusqu'à -20°C.
Ondes de Kelvin-Helmholtz observés au-dessus de Rome.
Transit de Vénus de 2012 observé dans une bande H alpha, qui montre les tâches solaires et le filaments.
Représentation schématique du spectromètre électronique embarqué sur la mission Cassini et la trajectoire possible d'un électron en rouge.
Photographie en IR proche de la rivière Neckar en Allemagne. La réflectance très élevée de la chlorophylle des arbres est particulièrement frappante.
TTV de l'étoile KOI 872 (Kepler-46)
De la lumière non polarisée passe dans un polariseur qui la polarise linéairement avant de passer à travers une lame quart d'onde qui la transforme en lumière polarisée circulaire gauche.
Portrait par Johann Georg Brucker (1756).
On représente ici l'évolution de la Zone Habitable avec le temps pour une planète aux caractéristiques de la Terre orbitant une Naine Brune de 0.04 masse solaire. Au cours du temps, la Zone Habitable se rapproche de la Naine Brune jusqu'à atteindre la limite de Roche. La limite de Roche correspond à la distance orbitale à partir de laquelle les forces de marée exercées par l'étoile sur la planète dominent les forces de cohésion de la planète. En deçà de cette limite, la planète se disloque.
Simulation d'un transit primaire
Vue d'artiste du système de propulsion ionique qui sera utilisé pour la mission BepiColombo. Cette mission d'exploration de la planète Mercure doit être lancée en octobre 2018 et est développée conjointement par l'ESA et la JAXA.
Photographie en UV proche (365 nm) des nuages supérieurs de Vénus côté jour. La nature physique des contrastes observés est encore en partie mystérieuse à ce jour.
2M1207 b, observée par NaCo
L'instrument SPHERE installé sur la plateforme d'un des télescope du VLT.
Bilan de puissance pour une planète sans atmosphère : le flux reçu de l'étoile équilibre la somme du flux réfléchi par la planète et du flux rayonné thermiquement (en rouge), qui dépend fortement de la température de la planète. Ce bilan peut donc servir à déterminer cette température, appelée température d'équilibre.
Effet de serre modéré (à gauche) et intense (à droite). L'augmentation de l'opacité infrarouge de l'atmosphère (à droite) force le rayonnement thermique à provenir de couches plus élevées (à partir du pointillé rouge). La troposphère, zone où la convection assure le transport d'énergie vers le haut (flèches blanches) et où le profil de température est linéaire, s'étend donc plus profondément. Cela conduit à une température de surface plus élevée : l'effet de serre a augmenté (mais le profil de température dans la zone supérieure radiative reste inchangé ! Le bilan radiatif global et donc la température effective restent identiques.)
Schéma des forces appliquées à une tranche d'air à l'équilibre.
Représentation schématique des flux (bleu pour le domaine stellaire visible-UV-proche IR, rouge pour le domaine infrarouge thermique).
En pointillé, le profil thermique purement radiatif. En dessous d'une certaine altitude (marqué par un point noir), ce profil devient convectivement instable et la convection prend le relais pour transporter l'énergie (aidant ainsi au refroidissement de la surface). la couche atmosphérique située sous ce point s'appelle alors la troposphère, et celle au-dessus mésosphère (il n'y a pas de stratosphère dans ce profil).
Positions respectives de la source de chaleur (
) et du puits radiatif mésosphérique (
). Le profil conductif s'établit alors entre les deux avec transport par conduction de la chaleur verticalement selon 
entre les deux, imposant le gradient thermique positif 
.
) et du puits radiatif mésosphérique (). Le profil conductif s'établit alors entre les deux avec transport par conduction de la chaleur verticalement selon entre les deux, imposant le gradient thermique positif .
Sur l'image de gauche, le profil thermique décroît rapidement avec l'altitude (dégradé de couleur rouge vers bleu). Si une masse d'air (délimitée par l'ellipse pleine) est amenée de façon adiabatique à un niveau supérieur, son refroidissement adiabatique est insuffisant par rapport aux alentours et elle reste plus chaude que ses environs. Elle peut alors continuer à monter, le profil thermique est instable.
Sur l'image de droite, le profil thermique décroît très lentement avec l'altitude. La même masse d'air montant alors plus haut se retrouve plus froide que ses environs, et retombe alors à son niveau de départ. Le profil thermique est convectivement stable.
Absorption de la vapeur d'eau (rouge), du dioxyde de carbone (vert), de l'ozone (bleu) et du méthane (violet) dans les conditions standard de température et de pression. L'échelle verticale est logarithmique.
Vue du plan d'onde d'une onde électromagnétique polarisée elliptiquement. La direction de propagation « sort » de l'écran. (Cliquez sur l'image pour l'agrandir et voir l'animation)
Vue du plan d'onde d'une onde électromagnétique polarisée circulairement. La direction de propagation « sort » de l'écran. Ici, la polarisation est droite vue depuis l'observateur. (Cliquer sur l'image pour l'agrandir et voir l'anumation)
Vue du plan d'onde d'une onde électromagnétique polarisée linéairement. La direction de propagation « sort » de l'écran. (Cliquer sur l'image pour l'agrandir et voir l'animation)
Exemple de lumière non polarisée venant de la gauche et traversant un filtre polarisant. Seule la composante polarisée linéairement et verticale est transmise.
Exemples de nuages identifiés dans les images de Venus Express et utilisés pour déterminer la vitesse du vent su Vénus.
Figure montrant l'emissivité en fonction de l'angle d'émission pour différentes permittivités. Les courbes pleines correspondent à la polarisation perpendiculaire et les courbes en tirets correspondent à la polarisation parallèle. On voit ainsi que l'emissivité diminue avec la hausse de la permittivité.
Courbe de lumière lors du transit secondaire de WASP-43b. Le flux en provenance de l'étoile est normalisé à 1. Le surcroît autour du transit secondaire est causé par l'émission thermique de la planète, ce qui a permis de reconstituer son profil thermique. L'insert en haut à droite représente le transit primaire.
Cycle en V d'un produit. Chaque étape de conception correspond à une étape de validation, de la même couleur.
Phases d'un projet spatial. Chaque phase correspond à un état d'avancement du système et se conclut par une revue de projet.
La séquence d'Euler (3-1-3) correspond aux paramètres orbitaux habituellement utilisés pour un satellite en orbite terrestre : le nœud ascendant (
), l'inclinaison (
) et l'anomalie vraie (
).
), l'inclinaison () et l'anomalie vraie ().
La séquence d'Euler (3-1-2) correspond aux angles de roulis, tangage et lacet. Ils sont illustrés avec le satellite d'observation de la Terre SPOT 3.
Géométrie du couple de gradient de gravité.
Géométrie du couple de pression de radiation solaire. Chaque face du satellite exposée au Soleil subit une force qui, si elle est désaxée par rapport au centre de masse, engendre un couple.
Géométrie simplifiée du problème de zone d'ombre en orbite terrestre.
Boucle de contrôle d'attitude.
Dans la boucle ouverte, la durée du cycle de lavage ne dépend pas de la propreté de la vaisselle qu'il contient. Afin d'adapter cette durée à l'état des assiettes et verres, il faut qu'un capteur de propreté fournisse une information à comparer à la propretée désirée et qu'un contrôleur en déduise une nouvelle durée. C'est ce que l'on appelle une boucle fermée.
CubeSat 3U de longueur l, de côtés a et b et de moments d'inertie Ixx, Iyy et Izz.
L'étoile HR4796A observée par le Gemini Planet Imager. À gauche, l'image en intensité et à droite la même cible en lumière polarisée. La lumière de l'étoile est non polarisée tandis que le disque de poussières présent autour de celle-ci polarise fortement la lumière. L'observation en lumière polarisée permet ainsi de mieux distinguer le disque de son étoile.
Représentations possibles des objets de catégories III et IV. Le cas 1 correspond à une planète dont la totalité de l'eau est gelée. Le cas 2 à un objet de catégorie IV. Les cas 3 et 4 à des objets de catégorie III.
Onde polarisée elliptiquement. Les courbes bleue et rouge représentent les deux composantes orthogonales du champ électrique. Le champ E est indiqué en noir. La projection sur le plan d'onde (ligne jaune sur le plan bleu) donne une ellipse.
Onde polarisée circulairement. Les courbes bleue et rouge représentent les deux composantes orthogonales du champ électrique. Le champ E est indiqué en noir. La projection sur le plan d'onde (en noir sur le plan bleu) donne un cercle.
Onde polarisée linéairement. Les courbes bleue et rouge représentent les deux composantes orthogonales du champ électrique. Le champ E est indiqué en noir. La projection sur le plan d'onde (ligne jaune sur le plan bleu) donne une droite.
Scénario de l'évolution temporelle des composés majeurs de l'atmosphère terrestre.
Haut : Mesure du champ magnétique à la surface solaire. On remarque la présence de région active ainsi que de multiples concentrations plus faible de flux magnétique. Bas : L'image de fond représente les mesures du champ magnétique par le satellite SoHO. Les polarités positives sont en blanc et les polarités négatives en noire. Les lignes vertes montrent des lignes de forces du champ magnétique reconstruit tri-dimensionnellement.
Profils thermiques de Mars, Vénus et de la Terre. Les profils thermiques des atmosphères de Mars et de Vénus ne comportent pas de stratosphère, tandis que l'atmosphère terrestre en comporte une, située d'après ce graphique entre 10 et 50 km d'altitude.
(Gauche) Le vortex polaire de Vénus; (Droit) l'ouragan Frances sur la Terre.
Géométrie d'observation : en bleu 
est l'angle solaire zénithal (SZA) ; en vert 
est l'angle d'émission (EMI) ; et en rouge l'angle α est l'angle de phase.
est l'angle solaire zénithal (SZA) ; en vert est l'angle d'émission (EMI) ; et en rouge l'angle α est l'angle de phase.
Représentation log-log de la section efficace de diffusion en fonction de la longueur d'onde pour des particules sphériques d'un rayon 
. Aux grandes longueurs d'onde, 
et on se trouve dans le régime Rayleigh (
, apparaissant comme une asymptote de pente -4). Pour 
et 
, on se trouve dans le régime de Mie, où la section efficace est presque indépendante de 
et voisine de la section géométrique des particules.
. Aux grandes longueurs d'onde, et on se trouve dans le régime Rayleigh (, apparaissant comme une asymptote de pente -4). Pour et , on se trouve dans le régime de Mie, où la section efficace est presque indépendante de et voisine de la section géométrique des particules.
Vitesse du vent zonal sur Titan pendant la descente de la mission Huygens.
L'eau est stable sous sa forme liquide pour une gamme donnée de valeurs de Températures / Pressions. Sur Terre,
l'eau liquide est stable entre 0 et 100 °C.
Mécanisme de déstabilisation par glaciation galopante, aussi appelée "Runaway Glaciation".
Tourbillon de poussière sur la Terre observé dans le désert de l'Arizona.
Tourbillon de poussière sur Mars photographié par le rover Spirit.
Panorama martien observé par le rover Curiosity de la NASA. La couleur caractéristique de la surface martienne apparaît clairement, ainsi que la diffusion de la lumière par les poussières en suspension dans l'atmosphère.
Test d'allumage du moteur principal de la navette spatiale.
Photographie de réseaux de rivières martiens situés dans la région de Warrego Valles.
Réflexion en IR proche de la lumière solaire à la surface d'un lac de Titan situé près du pôle Nord.
Tourbillon de poussière de 140 m de diamètre et 20 km de hauteur vu depuis l'orbite par l'intrument HiRISE.
Spectres des trois principales planètes telluriques connues dans l'infrarouge thermique. Les composés gazeux responsables des structures observées sont indiqués.
Une tornade sur Terre observé par l'équipe VORTEX-99 le 3 Mai 1999 en Oklahoma.
Les lignes de couleurs representent les lignes de champ magnetique. De la gauche vers la droite ce schema montre le changement de connection des lignes de champ qui se cassent et se reforment en se couplant l'une a lautre.
Représentation schématique du modèle de Sweet-Parker. Le rectangle au centre montre la nappe de courant formée à l'interface de champ magnétique opposés.
Emergence du champ magnetique suite a la deformation du champ magnetique poloidale sous l'effet de la rotation differentielle. Les lignes pleines sont dans l'atmosphere solaire tandis que les lignes en pointilles sont dans l'interieur solaire.
Haut : Lors des éclipses totales, on observe la structure magnétique de la couronne solaire en lumière blanche. Ici l'eclipse du 26 Février 1998 observée au Venezuela. Au pôle on retrouve les structures ouvertes vers l'espace interplanétaire tnadis qu'à l'équateur, les structures sont fermées. Bas : Résultat d' une simulation numérique montrant les lignes de champ magnétique à grande échelle du Soleil. Les lignes vertes sont ouvertes vers l'espace interplanétaire tandis que les lignes bleues et jaunes sont fermées.
Illustration de la diffusion d'une onde électromagnétique par une sphère diélectrique de rayon comparable à la longueur d'onde et d'indice de réfraction relatif 
. Le champ électrique total figure à gauche, et la composante diffusée à droite.
. Le champ électrique total figure à gauche, et la composante diffusée à droite.
Un polariseur (parfois appelé analyseur) devant une source polarisée linéairement . Selon l'angle que fait la direction du polariseur avec la polarisation de la lumière, le filtre laisse passer plus ou moins de lumière, conformément à la loi de Malus.
En haut : evolution a long terme du nombre de taches solaires au cours du temps sur 320 ans. En bas : evolution de l'emission en UV de la couronne solaire montrant le cycle d'activite sur 20 ans contenant 2 minima et 1 maximum d'activite solaire.
Figure montrant les indicatrices des différents processus de diffusion. La lumière incidente est supposée aller de gauche à droite. Plus la flèche est longue, plus la diffusion sera importante dans cette direction. À gauche, le régime de Rayleigh avec une diffusion relativement isotrope. Au centre, la diffusion de Mie, qui diffuse fortement vers l'avant. À droite, la diffusion de Mie pour des particules encore plus grandes.
Migration de Type I pour planète de masse terrestre dans un disque proto-planétaire. On voit que la planète créé des sillons (des ondes de densité) dans le disque, mais n’est pas capable de vider la région autour d’elle.
Migration de Type II pour planète de masse 15 
. LA planète est à présent capable de creuser un large vide autour d’elle. Elle « figée » dans le disque et va migrer lentement vers l’intérieur à mesure que le disque spirale vers l’étoile par accrétion visqueuse.
. LA planète est à présent capable de creuser un large vide autour d’elle. Elle « figée » dans le disque et va migrer lentement vers l’intérieur à mesure que le disque spirale vers l’étoile par accrétion visqueuse.
Représentation schématique du spectromètre de masse ionique de Mars-Express et Venus-Express.
Circulation atmosphérique moyenne schématique sur Terre. Les cellules ne sont pas à l'échelle : elle font quelques dizaines de km d'altitude pour des milliers de km de largeur !
Atmosphère d'une exoplanète : les éléments du puzzle à résoudre !
Typologie des atmosphères planétaires en fonction de la température (abscisse) et de la masse de la planète (ordonnée). Les atmosphères habitables correspondent à la zone centrale, où l'eau peut se trouver sous forme de glace, de vapeur et, de façon cruciale, liquide.
On a représenté ici une molécule de CH4. L'atome de Carbone est au centre, en noir. Il est capable de former simultanément 4 liaisons covalentes. Dans la molécule de CH4, l'atome de Carbone forme 4 liaisons avec 4 atomes d'hydrogène différents.
Représentation artistique du ballon VEGA dans l'atmosphère de Vénus.
Evolution au cours du temps de la position en latitude des taches solaires à la surface du disque solaire.
Figure 3 : Transit, éclipse secondaire, et courbe de phase de la planète HD 189733 b, observés à une longueur d’onde de 8μm avec le télescope spatial infrarouge Spitzer. Les courbes sont normalisées au flux stellaire (1.000 pendant l'éclipse secondaire).
Le transit (à la phase 0.0) fait environ 2.1% de profondeur, ce qui indique un rapport des rayons 
de 1.0%. L'éclipse secondaire (phase 0.5) indique que le côté jour de la planète émet 0.3% du rayonnement stellaire à cette longueur d’onde, impliquant une température d’environ 1210 K. La figure du bas (zoom vertical de celle du haut) montre la courbe de phase. Après modélisation, celle-ci indique que la température du côté nuit est d’environ 970 K, « seulement » 240 K plus froid que sur le côté jour, ce qui implique une forte redistribution de la chaleur par la dynamique atmosphérique. D’après Knutson et al. 2007.
de 1.0%. L'éclipse secondaire (phase 0.5) indique que le côté jour de la planète émet 0.3% du rayonnement stellaire à cette longueur d’onde, impliquant une température d’environ 1210 K. La figure du bas (zoom vertical de celle du haut) montre la courbe de phase. Après modélisation, celle-ci indique que la température du côté nuit est d’environ 970 K, « seulement » 240 K plus froid que sur le côté jour, ce qui implique une forte redistribution de la chaleur par la dynamique atmosphérique. D’après Knutson et al. 2007.
Figure 8 : Nombre d’exo-planètes découvertes par année (jusqu’au 10 mai 2016). En bleu clair et ocre, la contribution de Kepler à ces découvertes.
Figure 9a : Candidats planétaires Kepler (en date du 23/07/2015) dans un diagramme période / rayon.
Figure 9b : Distribution des exo-planètes confirmées en fonction de leur rayon
Le rayon incident est d'abord diffracté sur une grille standard (std. grating), puis à nouveau diffracté par le réseau d'échelle. Les trois spectres finalement obtenus sont reçus par des capteurs CCD.
Diversité des plasmas naturels et artificiels que l'on peut rencontrer
Figure 2 : Transit d’une exoplanète en présence de rotation stellaire. La planète masque d’abord des régions émettant vers le bleu, puis vers le rouge. La dernière ligne montre l’évolution de la vitesse radiale mesurée pour l’étoile pour différentes orientations de l’orbite planétaire. Dans les trois situations montrées, la durée du transit est la même de sorte que la simple observation photométrique du transit ne pourrait les distinguer.
En haut, on représente l'évolution de la température de surface de la Terre en fonction du flux solaire reçu (relatif à aujourd'hui). Le flux solaire relatif actuel est donc de 1. En bas, on montre l'évolution du flux thermique en fonction de la température de surface. La zone grisée représente l'effet d'emballement de l'effet de serre. NB : Ces courbes ont été calculées à partir de modèles 1D utilisant une paramétrisation simplifiée de la planète Terre.
Spectres d'Uranus, Neptune, Saturne et Jupiter dans le domaine visible. On notera le faible albédo de Jupiter et Saturne dans le bleu ainsi que les fortes absorptions d'Uranus et Neptune dans le rouge (liées au méthane).
Profils verticaux de vapeur d'eau calculés à partir de deux modèles de climat différents [ 1D (bleu) et 3D moyenné (rouge) ] de la Terre pour différentes valeurs de distance orbitale Terre-Soleil.
Une observation de β Pictoris b (dans les cases du bas, la planète est la tache blanche en haut à gauche du centre de l'image).
Une des cartes que Schiaparelli dressa de Mars (en haut), à comparer à une des cartes d’Antoniadi (en bas)
Figure 1 : Signal envoyé vers M13
Figure 2 : La radiation solaire arrive à des angles différents à la surface de la Terre selon la latitude. Pour une même quantité d'énergie émise par le soleil, la zone couverte est plus petite à l'équateur et s'agrandit aux pôles. Ainsi, la Terre reçoit plus d'énergie par unité de surface à l'équateur qu'aux pôles.
Représentation des spectres thermiques émis par divers corps noir de température variable. Notez les échelles logarithmiques utilisées sur chacun des axes, nécessaires pour bien représenter les longueurs d'onde du pic et puissances spectrales, toutes deux très différentes selon la température.
La Terre soumise à un flux solaire ( 
avec d la distance Terre-Soleil ) égal à 80% de sa valeur actuelle. Au bout de 20 ans, la planète est entièrement recouverte de glace.
avec d la distance Terre-Soleil ) égal à 80% de sa valeur actuelle. Au bout de 20 ans, la planète est entièrement recouverte de glace.
Voici trois résultats de simulations de la Terre décalée à la distance de 1.12 U.A. du Soleil (80% du flux solaire actuel). Avec l'atmosphère actuelle, la Terre entière serait gelée et donc plus habitable. Mais si l'on augmente la quantité de gaz à effet de serre (CO2 ou CH4), alors la présence d'eau liquide est possible.
Gravure de l'article de Rømer dans le JOURNAL DES SCAVANS de l'orbite de Io (en haut) observée de la Terre (en bas). L'article rapporte les 8 années d'observation et la conclusion que la lumière ne se propage pas instantanément.
Discrétisation spectrale. On décompose chaque champ atmosphérique en harmoniques sphériques. L'avantage est d'éviter tout point singulier, mais il faut sans cesse faire la conversion sur une grille découpée spatialement, comme les trois autres évoquées ici, pour faire le lien avec la colonne physique. On voit ici à quoi correspondent les 21 premiers modes.
Figure 2 : La Marquise et le Philosophe, frontispice des Entretiens sur la pluralité des mondes.
Simulation d'une observation Darwin de 60 h sur un système solaire à 10 pc de nous.
Les tourbillons de Descartes
Grille cube sphère. Chaque face d'un cube, déjà découpée, est projetée sur une sphère de même centre.
Plus grand objet artificiel placé dans l'espace (110 m de longueur, 74 m de largeur et 30 m de hauteur), la Station Spatiale Internationale fait environ 400 tonnes. Chacune de ses 16 ailes de panneaux solaires mesure 35 m de long pour 12 m de large, produisant un maximum de 120 kW. Son altitude varie entre 330 et 420 km et a été choisie pour faciliter son assemblage/ravitaillement en orbite par les différents pays impliqués dans son exploitation.
le satellite Corot
On représente l'évolution temporelle de la luminosité de naines brunes de différentes masses. A la différence des étoiles de la Séquence Principale, la luminosité d'une naine brune décroît avec le temps.
Une onde électromagnétique incidente fait osciller le nuage électroniques des atomes. Le dipôle électrostatique généré rayonne une onde électromagnétique de même longueur d'onde : la diffusion Rayleigh.
Chaque unité ("U) est un cube de 10 cm d’arête pour une masse d'environ 1,3 kg. Il est possible d'assembler plusieurs unités.
Figure illustrant les différents paramètres de Stokes.
Exemple de ce que permet l'imagerie différentielle angulaire : (a) une des images prise de l'étoile HD 691 avec un coronographe. Les images (b) et (c) sont le résultat de l'ADI appliquée sur deux groupes d'images. (d) est l'image finale qui est la médiane de toute les images résiduelles (comme (b), (c)). Remarquez le point source au-dessus de l'étoile qui était complètement invisible dans l'image (a).
Schéma original du coronographe de Lyot, tel qu'il le présenta lui-même en 1932. La lentille placée en A forme l'image du soleil sur un disque en B, légerement moins large que l'image du soleil. Puis la lentille C produit une image A'A" sur un diaphragme dont le centre est occupé par le petit écran E. Les bords du diaphragme arrêtent la lumière diffractée par les bords de la première lentille, le petit écran arrête la lumière des images solaires produites par les réflexions parasites sur les faces de la lentille. L'image de la seule couronne solaire finit par apparaître en B'B".
Répartition des exoplanètes en masse/période, les points verts sont les planètes observées par imagerie directe.
Simulation numérique montrant l’évolution dans le temps de la masse (en masses terrestres) du plus gros corps formé (ligne en trait plein) à différents endroits de la nébuleuse proto-planétaire solaire (MMSN).
Télescope spatial Hubble. Sa masse est de 11 tonnes, il fait la taille d'un bus (13 x 4 x 4 m3) et consomme 2,8 kW. Son orbite relativement basse (550 km d'altitude) a permis aux navettes spatiales américaines de venir effectuer des réparations et des remplacements d'équipements.
Vue d'artiste de la sonde spatiale SMART-1 sur le chemin de la Lune. Elle était équipée d'un système de propulsion ionique et d'un système de GNC autonome.
La première planète imagée orbite à environ 55 fois la distance Terre-Soleil de son étoile hôte, qui elle-même se trouve
à 70 pc de nous. Cela se traduit par une distance angulaire de 778 mas (milliarcsecondes), ce qui est accessible aux grands télescopes actuels.
À gauche, une observation sans optique adaptative. À droite la même cible avec optique adaptative, qui nous révèle que l'objet est une en fait une étoile binaire.
Représentation de la modification du spectre d'une étoile, décalé vers le bleu ou vers le rouge, suivant que la planète s'éloigne ou s'approche de nous, c'est ce décalage qui est utilisé par la méthode de vélocimétrie radiale.
Une vue d'artiste de β Pictoris b
Image composite combinant le disque et la planète en orbite autour de β pictoris (ici masquée, au centre du cercle) .
Lecture graphique de l'échelle de hauteur atmosphérique. Sur le profil de pression standard de l'atmosphère terrestre, on repère l'altitude 
à laquelle la pression est divisée par le nombre 
(environ 2,718). Cette altitude définit l'échelle de hauteur au niveau de la surface, proche ici de 
.
à laquelle la pression est divisée par le nombre (environ 2,718). Cette altitude définit l'échelle de hauteur au niveau de la surface, proche ici de .
Géométries d'observations au limbe (bleu) et au nadir (rouge).
L'ouragan Matthew vu dans l'infrarouge par le satellite Metop-A, le 7 octobre 2016. Les observations dans plusieurs bandes spectrales conduisent, une fois compilées, à une carte de température.
Effets liés à turbulence atmosphérique. L'image de gauche est l'étoile HIC 59206 capturée par le VLT, tandis que celle de droite est la même image corrigée par optique adaptative.
Les mécanismes possibles d'échappement atmosphérique. Exemple de la planète Mars.
Les molécules d'H2O qui atteignent la haute atmosphère peuvent être photodissociées par le rayonnement UV reçu. Les atomes d'hydrogène libérés, légers, peuvent alors s'échapper de l'attraction gravitationnelle de la planète.
Diagramme représentant qualitativement les principales classes d'atmosphères qu'une planète puisse avoir en fonction de sa masse et de sa température de surface. Chaque trait (pointillé ou continu) délimite une transition entre deux classes possibles d'atmosphères.
Proportion de Flux X-UV (intégré entre 0.1 et 100 nm et pendant les 5 premiers milliards d'années de l'étoile) dans le flux total émis par une étoile de la Séquence Principale, en fonction de sa masse.
On représente ici l'effet de nuages de glace de CO2 sur la température de surface d'une planète dont l'atmosphère est épaisse et constituée majoritairement de CO2. Les nuages de glace de CO2 diffusent le flux thermique infrarouge en provenance de la surface, ce qui a pour effet indirect de réfléchir ce flux IR vers la surface. Les nuages contribuent positivement à l'effet de serre de la planète.
Succession temporelle de différentes "tranches spectrales" correspondant aux différentes longueurs d'onde d'un cube spectral (les abscisses et les ordonnées correspondent aux coordonnées spatiales des pixels). Remarquez que le spectre de la planète (le point qui apparaît en bas à gauche à la moitié de l'animation) n'apparaît que à certaines longueurs d'ondes à une position spatiale donnée, alors que les autres éléments (artefacts, tavelures) s'éloignent en fonction de la longueur d'onde.
Un satellite GPS de 1,5 tonne pour 2.5 x 2 x 2 m3. Il consomme 1,9 kW et orbite à 20000 km d'altitude. De nombreux satellites de ce type composent ce qu'on appelle une constellation GPS, l'objectif étant d'avoir toujours au moins 4 satellites en visibilité depuis une zone donnée à la surface de la Terre.
Diagramme couleur-couleur comparant les naines rouges (M dwarfs) naines brunes (L et T dwarfs) et les planètes HR8799 b,d et d.
Ici on compare des observations dans l'infrarouge dans avec des filtres K',Ks,L' et M'..
Comparaison de la masse et du coût de certains satellites. Les deux paramètres sont reliés par une relation presque linéaire, les satellites scientifiques apparaissant plus coûteux.
Orbites terrestres les plus utilisées.
Exemple d'arbre fonctionnel. A partir des fonctions principales sont dérivées des fonctions secondaires, jusqu'à pouvoir identifier des solutions exécutant ces fonctions.
Diagramme en bloc d'un système de contrôle d'attitude et d'orbite.
Schéma des relations fonctionnelles entre le système de contrôle d'attitude et d'orbite et les autres sous-systèmes du satellite.
Boucle de contrôle d'attitude.
Boucle de contrôle d'un système GNC.
Modes SCAO typiques avec des exemples associés. Après une phase d'initialisation débutée par la séparation et le déploiement et conclue par le transfert d'orbite, le satellite entre dans un mode d'opérations nominales.
Couples perturbateurs dus à l'environement du satellite.
Les couples maximums subis par un CubeSat de 3U autour de la Terre et Mars sont représentés (respectivement en traits pleins et pointillés). Mars n'ayant pas ou peu de champ magnétique et une atmosphère très ténue, les couples associés ne sont pas représentés car trop faibles.
Le couple de pression de radiation solaire est plus ou moins constant dans le cas d'un pointage inertiel, à l'origine d'une accumulation du moment cinétique : c'est un couple séculaire. Au contraire, ce couple est moyennement nul sur une orbite pour un satellite effectuant un pointage nadir : on dit alors que le couple est cyclique.
On peut voir l'accumulation du moment cinétique au cours d'une orbite dans le cas d'un couple séculaire, nécessitant de décharger celui-ci avec des actionneurs appropriés. En revanche le couple cyclique peut être stocké par un actionneur qui va se contenter de fournir un couple en opposition de phase tout au long de l'orbite.
Le secteur commercial est en très forte augmentation, devenant bientôt le secteur dominant les satellites de 1 à 50 kg.
Le format de ces satellites est particulèrement intéressant pour la réalisation de constellations d'observation de la Terre. Les progrès réalisés sur la miniaturisation et les retours d'expérience des premières missions poussent les acteurs à considérer sérieusement leur utilisation dans un but scientifique.
Après deux années de stagnation majoritairement due à des retards de lancement, l'année 2017 a vu une forte augmentation du nombre de lancements. Cela correspond à la croissance attendue pour ce marché, avec près de 2600 lancements attendus d'ici 5 ans.
On constate une augmentation de la taille des nanosatellites afin de répondre aux demandes de charges utiles plus complexes. Néanmoins, le format 3U devrait rester le plus populaire dans les 5 années à venir.
Illustration des transits primaire (en haut à gauche), secondaire (en bas à gauche) et d'une occultation stellaire (à droite).
Diagramme masse-rayon des planètes TRAPPIST-1, comparées aux planètes telluriques du Système Solaire et quelques autres exoplanètes. Sont montrées aussi les courbes theoriques pour des planètes de différentes compositions
Courbe de lumière pour un transit triple des planètes TRAPPIST-1c, TRAPPIST-1e, et TRAPPIST-1f. La configuration des planètes (jaune, rouge, vert) à trois instants particuliers est indiquée en bas.
Illustration du CubeSat GomX-3 (3U) développé par GOMspace.
La nébuleuse du « Cône », une pépinière de jeunes étoiles.
Une région de formation d’étoiles dans la constellation du Taureau. Avec en particulier l’étoile HL Tau (en haut à droite) et son magnifique disque proto-planétaire (image en encart, réalisée avec le télescope européen ALMA), ainsi que l’étoile HH Tau (en bas à droite) et ses jets de matière aux pôles de l’étoile.
Evolution de la luminosité, du rayon et de la température du Soleil depuis sa formation (Age=0) jusqu'à sa sortie de la séquence principale (Age=10,5 Ga).
Satellite de télécommunication KA-SAT d'une masse de 6 tonnes (dont 3 pour le carburant) et mesurant 5 x 2 x 2 m3. Comme de nombreux satellites de télécommunication il se trouve sur l'orbite géostationnaire (GEO), c'est à dire à 36000 km d'altitude. Ses panneaux solaires de 40 m d'envergure lui permettent de produire 14,4 kW.
Pour une planète donnée, la Zone Habitable est ici représentée en fonction de la masse de son étoile et de la distance à laquelle elle l'orbite.
Pour une planète donnée, la Zone Habitable est ici représentée en fonction de la masse de son étoile et de la distance à laquelle elle l'orbite. Les planètes qui se trouvent dans la région gauche définie par la distance de synchronisation se retrouveront en rotation synchrone autour de leur étoile en moins de 4,5 milliards d'années.
Le cycle des Carbonates-Silicates, ou cycle du Carbone, stabilise le climat sur Terre.
On représente le flux relatif/la distance en Unités Astronomiques pour lesquels la température moyenne de surface est supérieure à 0°C. Le meilleur compromis entre diffusion Rayleigh et effet de serre se trouve à ~ 8 bars de CO2.
Mécanisme de l'effet de marée gravitationnelle. 
représente le sens de rotation de la planète.
représente le sens de rotation de la planète.
Mécanisme de l'effet de marée thermique. 
représente le sens de rotation de la planète. L'atmosphère est représentée en bleue.
représente le sens de rotation de la planète. L'atmosphère est représentée en bleue.
Schéma d'une planète en rotation synchrone fortement irradiée. Dans la région substellaire, le flux lumineux élevé crée une zone de forte convection, à l'origine de la formation de nuages très réfléchissants. Ceci a pour effet d'augmenter drastiquement l'albédo de la planète et d'étendre ainsi la limite intérieure de la Zone Habitable.
Moyenne annuelle du flux géothermique et du flux solaire absorbé reçus sur Terre. Le flux géothermique moyen est de 8.10-2 W/m2 alors que le flux solaire absorbé moyen est de 240 W/m2.
Représentation du fonctionnement d'un coronographe de Lyot.
L'albédo de la glace et de la neige dépendent de la longueur d'onde. Le spectre des étoiles M étant décalé vers les hautes longueurs d'onde, l'albédo intégré de la neige/glace est diminué !
Figure 1 : Les OVNIs sont souvent associés aux « soucoupes volantes ». Ce terme provient d’une interview avec l’homme d’affaires Kenneth Arnold qui en 1947 rapporta avoir vu neuf objets alors qu’il pilotait son avion privé. Il les décrivit comme des « disques volant comme une soucoupe si vous la lancez de l’autre côté de l’eau » – le terme de soucoupe s’appliquait donc à décrire le mouvement des objets, et non leur forme, mais le journal titra le lendemain en première page « flying saucers ».. l’ère des soucoupes volantes venait de commencer.
L'enregistrement du passage de l'astéroïde Chariklo devant une étoile a révélé la présente de deux anneaux.
Comparaison des profils thermiques des atmosphères de la Terre et de Titan (un satellite de Saturne). On y constate que le profil thermique y suit une pente constante entre la surface et 10 km d'altitude pour la Terre et 30 km pour Titan, ce qui définit l'étendue verticale de la troposphère pour les deux atmosphères. Ces pentes correspondant aux gradients adiabatiques, plus fort sur Terre que sur Titan car la gravité terrestre est plus forte.
De gauche à droite : image de l’étoile corrigée par optique adaptative, image de l’étoile atténuée par coronographie, SDI, ADI (ces sigles recouvrent des techniques expliquées par la suite).
Image de l'étoile, étape par étape, sur le trajet optique du coronographe.
Représentation de la Zone Habitable en fonction de la masse stellaire et de la distance Etoile-Planète en Unités Astronomiques. Les droites représentent la délimitation entre deux zones : Celle où l'état d'équilibre final est une rotation synchrone et celle ou ce n'est pas le cas.
Lorsqu'une planète en rotation synchrone dépasse un flux stellaire seuil, seuls deux états sont possibles : L'emballement de l'effet de serre, ou la condensation ("Collapse") du côté froid. On représente à gauche une carte des températures correspondant aux deux états possibles. On représente à droite les zones de prédominance des deux états en fonction de la pression de surface de l'atmosphère et de la colonne d'eau initiales.
Irradiances spectrales émises ou réfléchies en provenance de quelques atmosphères planétaires. On distingue les deux composantes : la composante thermique du corps et la composante correspondant au flux solaire ou stellaire réfléchi par la planète. Cette distinction perd de son sens physique pour une planète très chaude comme 51PegB.
Illustration d'une interface entre deux milieux d'indices de réfraction 
et 
respectivement. Un rayon arrive avec un angle 
à l'interface. Il est en partie réfléchi avec un angle 
et en partie réfracté avec un angle 
.
et respectivement. Un rayon arrive avec un angle à l'interface. Il est en partie réfléchi avec un angle et en partie réfracté avec un angle .
Un rayon incident arrive avec un angle 
avec la normale à une interface. Le rayon incident est polarisé perpendiculairement au plan d'incidence.
avec la normale à une interface. Le rayon incident est polarisé perpendiculairement au plan d'incidence.
Un rayon incident arrive avec un angle 
avec la normale à une interface. Le rayon incident est polarisé parallèlement au plan d'incidence.
avec la normale à une interface. Le rayon incident est polarisé parallèlement au plan d'incidence.
Figure 1 : La courbe des vitesses radiales de l'étoile 51-Peg.
Durée de vie d'une étoile dans la séquence principale, fonction "bijective" de sa masse. Rappel de cours. La région hachurée correspond aux étoiles dont la durée de vie est inférieure à 4,5 milliards d'année, durée qu'il a fallut sur Terre pour que la vie intelligente émerge.
On représente ici les deux termes - 
et 
- du bilan radiatif simplifié de la Terre, avec 
l'albédo planétaire et 
le flux solaire reçu. Il existe alors trois solutions possibles. La première, stable, correspond à une température clémente. C'est l'état dans lequel se trouve la Terre aujourd'hui. La seconde, instable, n'existe pas physiquement. La troisième, stable, correspond à une température froide. Dans cet état, l'albédo de la planète est très élevé, car celle-ci est recouverte de neige et de glace. On appelle cet état la "Terre boule de neige" ou aussi "Snowball Earth".
et - du bilan radiatif simplifié de la Terre, avec l'albédo planétaire et le flux solaire reçu. Il existe alors trois solutions possibles. La première, stable, correspond à une température clémente. C'est l'état dans lequel se trouve la Terre aujourd'hui. La seconde, instable, n'existe pas physiquement. La troisième, stable, correspond à une température froide. Dans cet état, l'albédo de la planète est très élevé, car celle-ci est recouverte de neige et de glace. On appelle cet état la "Terre boule de neige" ou aussi "Snowball Earth".
En noir, on représente le spectre d'absorption de la vapeur d'eau. En rouge, on représente les spectres d'émission thermique (luminance spectrale) de deux corps noirs de températures 288K et 1800K. La fenêtre atmosphérique (en dessous de 1 micron) permet à une planète entrée dans l'état de "Runaway Greenhouse" de retrouver un nouvel état d'équilibre, cette fois-ci ... chaud (> 1800 Kelvins) !
Taux d'échappement de l'hydrogène calculés 1. pour le processus de diffusion et 2. à partir du flux limitant d'UV. La courbe rouge correspond au tracé du taux d'échappement limitant pour chaque quantité d'H2O.
Carte des températures d'une planète en rotation synchrone, sèche et sans atmosphère. On a choisi un flux stellaire égal à celui reçu par la Terre, soit de 
au point substellaire, et un flux géothermique égal à celui de la Terre, soit de 
. Dans ces conditions, la température coté nuit atteint 34 K.
au point substellaire, et un flux géothermique égal à celui de la Terre, soit de . Dans ces conditions, la température coté nuit atteint 34 K.
Mécanisme de déstabilisation par effet de serre divergent, aussi appelé "Runaway Greenhouse".
Résultat d'un GCM
Grille latitude-longitude. Les pôles sont des points singuliers qu'il convient de traiter de manière particulière lors de la discrétisation des équations primitives sur cette grille.
Filtres J (∼1,1-1,4 μm), H(∼1,5-1,8 μm) et (∼2-2,5 μm)K (en rouge et vert) disponible dans le proche infrarouge à l'ESO, comparé à la transmission de l'atmosphère terrestre (bleu).
Image du sol martien transmise par la sonde Phoenix. On peut voir que le souffle des tuyères a mis à jour de la glace d'eau enfouie sous le sol. Cette glace est présente sur des portions importantes de Mars et possède une inertie thermique élevée qui doit être prise en compte dans un GCM.
Effondrement d’un nuage moléculaire et formation d’un groupe de jeunes étoiles dans une simulation numérique.
Une portion du spectre en absorption de l'air martien. On ne peut pas utiliser explicitement chaque ligne d'absorption dans le code radiatif. Un tel spectre doit être simplifié.
Figure 2 : Méthode astrométrique : le mouvement de l’étoile est détecté par le changement de position de l’astre par rapport aux objets lointains. Déplacement du Soleil sous l'effet des mouvements planétaires (Jupiter et Saturne principalement), vu à une distance de 10 pc. L'amplitude de ce déplacement est de 500 microsecondes d'arc
Figure 1 : Le disque de Fomalhaut et la planète Fomalhaut b qui orbite sur le bord intérieur du disque.
Figure 2 : Plaque gravée envoyée sur les condes Pioneer
Figure 3 : Disque gravé envoyé sur les sondes Voyager
Pourcentage d'absorption du spectre électromagnétique par l'atmosphère terrestre. Si l'atmosphère est opaque à une grande partie du spectre électromagnétique, parmi les exceptions se trouve le domaine du visible.
Comparaison de lanceurs utilisés depuis le début de l'ère spatiale. La masse de carburant embarqué par un lanceur pour satelliser un objet représente la majeure partie de sa masse au lancement. Par exemple, l'Ariane 5 GS est capable d'emporter plus de 6 tonnes en orbite GTO, elle mesure à peu près 50 m de hauteur pour une masse au décollage de 750 tonnes composée à 90% de carburant.
Transit de la planète HD 209458 b, observé par le Télecope Spatial
Vénus et la Terre ont une taille similaire. Pourtant, leurs climats respectifs sont aujourd'hui bien différents.
Résumé de tous les objets en orbite terrestre officiellement répertoriés par l'U.S. Space Surveillance Network. Les "débris issuent de la fragmentation" regroupent les débris produits par des anomalies (explosions, casses...), tandis que les "débris fonctionnels" regroupent l'ensemble des objets libérés, distribués ou séparés dans le cadre d'une mission. Les "morceaux de fusée" quant à eux sont des pièces ou des ensembles de pièces appartenant à la fusée (tels que les différents étages de poussée). Le pic observé en 2007 correspond à la destruction par la Chine de l'un de leurs satellites météorologiques (Fengyun-1C) dans le cadre d'un test de missile anti-satellite. Le second, en 2009, est dû à la collision entre un satellite militaire russe hors de service (Cosmos 2251) et un satellite de télécommunication américain (Iridium 33).
Animation issue de 16 images de Jupiter prises par Voyager 1, espacées de 10h (durée du jour sur Jupiter) et traitées pour en produire une animation fluide.
"The face", une signature en forme de visage humain laissée par une civilisation décadente... une image de basse résolution prise par Viking et une image à haute résolution de la même région.
Figure 2 : J.J. See avait déjà affirmé en 1897 avoir détecté une demi-douzaine de planètes, et ce en imagerie directe ( !), autour de plusieurs étoiles proches (il ne précisera jamais lesquelles et l’on ne put dès lors ni infirmer ni confirmer ses allégations). En mai 1998, des utilisateurs du télescope spatial Hubble affirment avoir détecté directement, pour la première fois, une exoplanète. La « planète », de plusieurs fois la masse de Jupiter, serait située à 1500 UA de son étoile, une binaire qui l’aurait éjectée... irréfutable, disent ses découvreurs, car elle est encore reliée à son étoile par un « jet » (image de gauche). En 2000, on démontre qu’il s’agit en fait d’une étoile lointaine, très rougie. C’est finalement le VLT qui produira la première image, en 2004 (image de droite).
Ce cliché pris par la sonde Mariner 10 montre l'épaisse couche de nuages composée principalement d'un mélange H2SO4-H2O qui recouvre l'intégralité de Vénus.
Figure 1 : Méthode du transit : en passant devant son étoile, la planète cache une partie du disque stellaire, provoquant une baisse de luminosité.
Cet appareil a permis la détection de 51 Pegasi b en 1995 par Michel Mayor et Didier Queloz à l'Observatoire de Haute Provence
Description schématique des principales étapes du scénario « standard » de formation planétaire
Schéma de l’accrétion de l’enveloppe gazeuse vers le disque et la proto-étoile.
Transfer de matière de l’enveloppe vers le disque en rotation képlérienne, et mouvement radial de la matière dans le disque dû à la viscosité de celui-ci.
Structure du disque proto-planétaire autour du jeune soleil.
Profil de densité radiale de la Nébuleuse Solaire de Masse Minimale (MMSN).
Bilan des collisions mutuelles entre corps solides dans la nébuleuse solaire de masse minimale, déduites de diverses simulations numériques effectuées dans la dernière décennie. En abscisses : taille de l’impacteur. En ordonnées : taille de la cible. On voit très clairement que dès que l’un des corps dépasse le mètre, l’accrétion est quasiment impossible
Principales étapes de la formation d’une planète géante dans le scénario du « cœur solide » : a) Accrétion « boule de neige » sur un embryon solde ‘roche + glace) qui se détache des planétésimaux environnants
Principales étapes de la formation d’une planète géante dans le scénario du « cœur solide » :b) Quand l’embryon atteint environ 10 M_Terre, il commence à accréter le gaz alentour ;
Principales étapes de la formation d’une planète géante dans le scénario du « cœur solide » : c) Quand la masse de gaz accrétée est comparable à celle du cœur solide, l’accrétion du gaz s’emballe
Evolution de la masse du cœur solide (MZ) , de gaz (MZ), et de la masse totale de Jupiter dans les simulations numériques de Pollack et al., 1996 (Astrophysical Journal)
Le « modèle de Nice ». Les 4 planètes géantes se forment dans une région compacte en deçà de 15 UA du soleil. Après la dispersion du disque de gaz, elles interagissent avec les petits planétésimaux restant et migrent vers l’intérieur (Jupiter) ou vers l’extérieur (Saturne, Uranus et Neptune). Au bout d’environ 500 millions d’années, les planètes géantes passent par une phase dynamiquement chaotique qui disperse et éjecte quantité de planétésimaux dans le jeune système solaire. C’est cette phase chaotique qui serait à l’origine du Bombardement Massif Tardif (« Late Heavy Bombardment ») de météorites dont la Lune a gardé trace, ainsi que de la formation de la Ceinture de Kuiper au delà de l’orbite de Neptune.
Isochrone isotopique construite à partir des abondances actuelles relatives de 207Pb, 206Pb et 204Pb en différents endroits d’une même météorite
Isochrone obtenue à partir des abondances actuelles des différents isotopes de Mg et Al dans la météorite carbonée « Alliende »
Dans le cadre de l'optique ondulatoire, si une onde plane passe à travers un trou, elle change de forme, le trou devient virtuellement l'emplacement d'une nouvelle source de lumière : c'est le phénomène de diffraction. Le principe de de Huygens présente qu'en optique ondulatoire,
chaque point atteint par l'onde se comporte comme une nouvelle source
ponctuelle)
Figure 3 : L'étoile tourne autour du centre de gravité étoile-planète. La mesure du décalage des raies sombres visibles dans son spectre (l'effet Doppler) permet de calculer sa vitesse radiale. L'amplitude de cette variation informe sur la masse de la planète.
L’eau a un moment dipolaire de 1,83 Debye. C'est grâce à leur polarité élevée que les molécules d’eau peuvent s'attirer les unes les autres. L'oxygène, plus électronégatif que l'hydrogène, va être localement chargé négativement. Par conservation de la charge, les atomes d'hydrogène vont être chargés positivement. Ils vont ainsi être capables de former des "liaisons hydrogène" aussi bien avec d'autres molécules d'eau que des macromolécules ...
98% du moment cinétique du système solaire est contenu dans les planètes.
99,8% de la masse du système solaire est contenue dans le Soleil.
Composition des 4 planètes géantes du système solaire, en unité de masse terrestre
Vidage de la zone d’alimentation autour d’un embryon planétaire en croissance.
Structure de tous les systèmes binaires contenant au moins une exoplanète détectée (au 1/1/2014). Le cercle bleu indique la distance de la planète par rapport à l’étoile centrale, et le cercle jaune celle du compagnon stellaire. La taille du cercle bleu est proportionnelle à la masse de la planète. Les petits segments horizontaux traversant les petits cercles indiquent les excursions radiales des planètes et étoiles compagnons dues à l’excentricité de leurs orbites. Le segment vertical noir indique la limite externe de stabilité orbitale autour de l’étoile primaire (toute orbite au delà de cette limite est instable en raison des perturnations de l’étoile secondaire).
Station sol UHF/VHF installée à l'Observatoire de Meudon pour communiquer avec le CubeSat PicSat.
Figure 1 : Bilan d'énergie de la Terre sur une année (1987). Puissance reçue par la Terre depuis le Soleil dans le visible en haut de l'atmosphère en bleu, et émise par la Terre vers l'espace dans l'infrarouge (en rouge).
Figure 1 : Théorie des tourbillons : "Si nous supposons par exemple que le premier ciel AYBM au centre duquel est le Soleil tourne sur ses pôles dont l'un marqué A est l'austral et B le septentrional, et que les quatre tourbillons KOLC qui sont autour de lui tournent sur leurs essieux TT, YY, ZZ, MM et qu'il touche les deux marqués O et C vers leurs pôles et les deux autres K et L vers les endroits qui en sont fort éloignés" (Descartes, 1647).
En août 2017, 36 CubeSats du programme QB50 ont été lancés : 28 depuis la station spatiale internationale et 8 par le lanceur indien PSLV.
Représentation schématique entre le champ électromagnétique et les particules chargées.
Représentation schématique d'un analyseur à temps de vol linéaire.
Le diagramme HR, pour diagramme Hertzsprung-Russell, permet de classer un étoile grâce à sa luminosité en fonction de sa température. Sur la séquence principale (Main sequence, V, ou MS) on trouve les étoiles fusionnant l'hydrogène (comme le Soleil). En haut à gauche donc à forte température et luminosité, on trouve les étoiles bleues, très jeunes, et en bas à droite les naines rouges qui sont peu brillantes et à faible température.
Ce schéma représente les flux de masse convectifs tels que paramétrisés dans un GCM. w : vitesse verticale. Le flux de masse f dépend de l'ascension a (depuis la surface) et e (au dessus), ainsi que de la descendance d.
Simulation numérique de l’impact Terre-Theia ayant donné naissance à la Lune.
Proportions d’étoiles étant entourées de disques proto-planétaires massifs, dans différents amas stellaires ayant des âges différents.
Epicure
Aristote
figure 1 : Immanuel Kant
figure 2 : Pierre-Simon de Laplace
Figure 4 : P. Van de Kamp
Grille icosahédrique. Chaque triangle peut être individuellement redécoupé en plus petits triangles.
Formation de la ceinture d’astéroides dans le modèle du « Grand Tack ».
Formation de condensations de matière dans un disque proto-planétairepar instabilité gravitationnelle.
Modèle de formation de disque protoplanétaire par fragmentations d'un nuage se situant dans le milieu interstellaire. Dans ce nuage un très grand nombre d'étoiles sont en formation en même temps, mais elles sont de masses différentes. Nous allons pouvoir répartir les étoiles résultantes sur un diagramme HR et, suivant leur emplacement, pouvoir dater le groupe d'étoiles et donc contraindre l'âge des exoplanètes possiblement présentes.
Schéma montrant une onde électromagnétique plane avec les champs E (en bleu) et B (en rouge) orthogonaux. Le vecteur k indique la direction de propagation. La longueur d'onde λ est indiquée également.
Différentes configurations de transit d'exoplanète. La direction de la ligne de visée est indiquée à droite. De la gauche vers la droite: une orbite d'exoplanète ayant un angle nul avec la ligne de visée, il y a un transit assuré, ensuite une exoplanète dont l'orbite fait un angle de quelques degrés, noté alpha, avec la ligne de visée, enfin une exoplanète dont l'orbite est perpendiculaire à la ligne de visée, l'exoplanète n'est alors pas visible par transit.
Structure des mouvements atmosphériques globaux sur Terre.
La cellule de Hadley trouve son origine dans un mouvement d'air en altitude de l'équateur vers les tropiques dû à un gradient de pression.
Spectres thermiques enregistrés par la sonde Mariner 9 en orbite autour de Mars. Le profil thermique est décroissant avec l'altitude dans les moyennes latitudes, mais croissant au pôle sud comme le montre la bande de CO2 tantôt en absorption ou en émission.
Carte de température de HD 189733b, qui varie entre 650° C côté nuit et 930°C côté jour. Le décalage entre l'emplacement du maximum de température et le midi solaire révèle le rôle de l'atmosphère dans le transport de chaleur.
Imaginez une gardien de phare avec une chandelle juste à coté de la lanterne du phare. Maintenant prenez la mer jusqu'à ne plus voir la lumière du phare que sous forme d'un point et trouvez un moyen de voir la lumière de la flamme de la chandelle ! Voilà une idée de la difficulté du travail à effectuer.
Représentation d'une observation par interférométrie annulante. Le disque blanc au centre est placé à l'endroit où se trouve l'étoile, qui se retrouve complètement masquée par les interférences (destructives : bandes noires) alors que les planètes en rouge ne sont pas masquées.
A – planète
B – étoile
C – plan de référence, l'écliptique
D – Plan orbital de la planète
E – noeud descendant
F – Périapse
G – noeud ascendant
H – Apoapse
i – Inclinaison
J – Direction de référence (ligne de visée)
Ω – Longitude du noeud ascendant
ω – Argument du périapse
Image simulée d'une source ponctuelle à travers un instrument d'ouverture finie et circulaire : tache d'Airy
Image produite par un faisceau laser après passage dans une fibre optique. On voit des tavelures, les mêmes que l'on pourrait observer. Les causes possibles sont multiples : des fibres optiques (comme ici), mais aussi la turbulence atmosphérique imparfaitement corrigée, les imperfections des miroirs, etc.
Schéma du système solaire. Les tailles des objets sont à l'échelle, mais pas les distances !
Camille Flammarion, farouche défenseur de la pluralité.
Figure 1 : Schéma de l’expérience de Miller. On produit des décharges électriques dans un ballon contenant les gaz primitifs, et des composés organiques se forment alors.
Figure 2 : Structure étrange dans la météorite martienne ALH84001.
La météorite « Allende », la plus célèbres des « chondrites carbonnées ».
On retrouve une partie des sous-systèmes classiques d'un satellite sur ce CubeSat 1U. On remarque également qu'ils se présentent généralement sous la forme de cartes disposées les unes après les autres dans la structure du CubeSat.
Ici, on représente deux cas. La première planète (verte/bleue) est en résonance spin-orbite 1:1 / en rotation synchrone. La deuxième planète (noire/grise) est en résonance spin-orbite 2:1.
Des nuages de cristaux d'eau dans l'atmosphère de Mars vus par la sonde Phoenix.
Principaux mécanismes à l'origine de l'airglow planétaire
Un disque de planétésimaux (Vue d’artiste).
Vue d’artiste d’une collision entre 2 embryons massifs.
Structure fractale résultant de l’accrétion mutuelle de grains micrométriques
Taille comparée du système de 7 planètes TRAPPIST-1 avec le système des lunes galiléennes de Jupiter et le système solaire interne.
Figur 4 : Modèle et courbe de transit du système SWASP-J1407. La planète (point au centre) est détectée par vitesse radiale mais ne transite pas. Elle est en revanche entourée d’anneaux géants qui transitent devant l’étoile en 56 jours. La bande verte indique le parcours de l’étoile relatif aux anneaux pendant le transit. Les anneaux présentent un « vide » aux 2/3 environ de leur extension, ce qui pourrait indiquer l’existence d’une lune.
Figure 5 : Géométrie d’un transit. δ est la profondeur du transit, b le paramètre d’impact, T la durée du transit et τ la durée de l’ingress.
Figure 6 :Transit d’une exoplanète devant son étoile (a), et trois types de « faux positifs » : (b) Transit d’une naine brune ou d’une étoile de très faible masse (c) transit d’une binaire à éclipse en présence d’une étoile brillante dans un système triple (d) transit rasant d’une binaire à éclipse. Au premier ordre, toutes ces situations donnent des courbes de lumières semblables.
Figure 7 : Le spectre en transmission de HD 209458b, exprimé en termes de profondeur du transit. La partie visible (<1 micron) suggère l’effet de la diffusion Rayleigh et de l’absorption par le sodium à 0.58 micron. La présence de la vapeur d’eau est clairement visible à 1.4 microns (Deming et al. 2013).
Physarum polycephalum (diamètre : environ 10 centimètres), ou blob, composé d'une unique cellule, cultivé en laboratoire sur un gel d'agar.
Situation où deux planètes d'un même système planétaire sont alignées avec la Terre. Les communications focalisées d'une planète à l'autre sont plus facilement détectables par la Terre dans cette condition.
On peut voir une sonde de Langmuir embarquée par le satellite Demeter.
Luminance spectrale de la Terre observée par Galileo dans le proche infrarouge.
On peut voir sur cette page issue d'un travail de Richardson le découpage de l'atmophère en une grille régulière en Europe de l'Ouest. A chaque case correspond une ville se trouvant au plus proche du centre de la case pour mesurer la pression (cases noires) et le vent (cases blanches).
Premières images de Pluton et de son satellite Charon acquises par la sonde New Horizons en janvier 2015 à une distance d’environ 200 millions de kilomètres.
Composition chimique des comètes.
Vue d'artiste de la Sonde Cassini-Huygens
Télescope hyperspectral d'observation de la Terre EnMAP.
Exemples de systèmes planétaires multiples observés par le satellite Kepler. À la date du 1er Janvier 2016, près de 500 systèmes planétaires multiples ont été observés par Kepler.
Les prévisions météorologiques s'appuient sur des résultats de simulations de modèles numériques d'atmosphères. L'exemple ci-dessus illustre une prédiction de vent (couleurs) et de pression de surface (contours).
Photographie pris lors du dernier transit de Vénus devant le Soleil en 2012.
Photographie acquise à une distance de 285 km grâce à la camera OSIRIS de la sonde Rosetta du noyau de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko. Les dimensions de la partie la plus importante sont d’environ 4.1 × 3.2 × 1.8 km alors que celles du plus petit lobe sont d’environ 2.6 × 2.3 × 1.8 km.
Vue d'artiste de la mission AIDA accompagnée d'un CubeSat autour du système d'astéroïdes Didymos. AIDA observe l'impact de la mission DART sur l'astéroïde principal.
Distribution des astéroïdes en fonction de leur demi-grand axe. Distribution en nombre (en haut) et distribution des différentes classes d'astéroïdes (en bas).
Spectre auroral composite obtenu par les spectromètres UV et VUV de la sonde S3-4
Ce schéma illustre le principe de fonctionnement et l'interface des parties physique et dynamique d'un GCM.
Un exemple de code informatique en langage Fortran tel qu'utilisé dans la programmation d'un GCM. On voit ici la portion du programme où on a recours à la brique physique dont les tendances sont transmises à la brique dynamique.
Le premier panneau présente les observations du spectromètre de masse ionique (CAPS-IMS), le second les observations du spectromètre électronique (CAPS-ELS), le troisième panneau montre les observations du champ magnétique (MAG) tandis que les quatrième et cinquième panneau sont la densité et la température électronique. Les informations déduites de la sonde de Langmuir (RPW-LP) sont indiqués en bleu et les courbes noirs représentent les informations déduites du spectromètre électronique.
Données de la sonde de Langmuir tension-intensité représenté en échelle linéaire (panneau du haut) et échelle logarithmique (panneau du bas).
CASSINI 2006/12/12 à 11:40:00
Données du spectromètre électronique CAPS ELS. Les données représente un flux différentiel. (CASSINI 2006/12/12 à 11:00:00)
Distribution des astéroïdes en fonction du demi-grand axe de leurs orbites.
Emission de la raie d'oxygène à 135.6 nm sur Ganymède observée par le télescope Hubble
Image de β Pictoris b, prise dans les bandes J, H et M'. Vous pouvez remarquer que la magnitude de la planète (au bout de la flèche) varie en fonction de la longueur d'onde.
Figure 1 : L'astéroide Gaspra n'est pas une planète parce qu'il est trop petit: sa gravité n'est pas suffisante pour qu'il prenne une forme sphérique.
Figure 2 : Pluton n'est pas une planète mais une "planète naine", qui appartient au disque de Kuiper.
Kepler 16-b est une planète qui a été détectée dans un système d'étoiles doubles/binaires.
Série d'images de l'astéroïde Eros acquises par la sonde NEAR alors distante d'environ 1800 km. Les dimensions de cet astéroïde de forme ellipsoïdale sont de 34.4 x 11.2 x 11.2 km.
Emissions aurorales UV observées par le télescope Hubble
Modélisation des différents processus à l'origine de l'émission de l'oxygène à 297 nm
Vitesse de dérive radiale (en cm/s) vers l’étoile centrale, en fonction de taille des corps solides présents dans la nébuleuse protoplanétaire de type MMSN. On voit très clairement qu’un pic est atteint pour des corps proches de la taille du mètre.
Différentes étapes du processus de dispersion d’un disque proto-planétaire gazeux par photoevaporation et accrétion visqueuse du disque.
Représentation de la lumière du Soleil diffractée dans le visible. Pour une exploration plus précise du spectre du Soleil, voir cette page.
L'étoile et la planète orbitent autour de leur centre de gravité. L'observateur (représenté par une lunette) voit le spectre reçu se décaler et en infère la vitesse V de l'étoile au cours du temps.
Accrétion boule de neige : un corps initialement plus gros que les planétésimaux qui l‘entourent va légèrement infléchir la trajectoire de ceux-ci vers lui (Figure A). De ce fait, il va croître plus rapidement que les corps qui l’entourent, ce qui va encore accentuer sa tendance à infléchir vers lui l’orbite de ceux-ci (Figure B). Le processus s’auto-amplifie de lui même et conduit à la formation rapide d’un embryon planétaire alors que la majorité des autres planétésimaux n’a pas accrété de matière (Figure C).
Ces quatre vues de la planète Mars montrent clairement la présence de nuages d'eau dans son atmosphère. Il est possible, grâce à un GCM, de simuler ces nuages et d'en apprendre plus sur leurs caractéristiques.
Coupe de la météorite de Allende sur laquelle les chondres sont visibles.
Coupe de la météorite métallique de Gibeon sur laquelle les figures de cristallisation de Widmanstätten sont visibles.
Fragment de la météorite d’Orgueil dont la chute a été observée en 1864.
Spectre dans l’infrarouge proche de Pluton montrant la présence de glaces de N2, CH4 et CO en surface.
Photographies de l'ensemble des astéroïdes qui avaient été survolés début 2015. Les tailles des différents astéroïdes sont à l'échelle.
Image de la comète C/1995 O1 Hale-Bopp prise en 1997 montrant les différentes structures qui se développent autour du noyau lorsque celui-ci se rapproche du Soleil.
Illustration montrant les deux réservoirs principaux des comètes : la ceinture de Kuiper à 30-50 unités astronomique du Soleil et le nuage de Oort qui pourrait s’étendre jusqu’à 50 ou 100 000 unités astronomiques du Soleil.
Séquence temporelle des images ayant permis la découverte d'un objet trans-neptunien le 30 août 1992. L'objet trans-neptunien est entouré d'un cercle blanc.
Excentricité en fonction du demi-grand axe des objets trans-neptuniens et des centaures. Cette figure montre les différentes familles dynamiques d’objets et en particulier les objets de la ceinture de Kuiper classique et ceux du disque épars mais aussi les centaures dont le demi-grand axe est inférieur à celui de Neptune.
Image de la comète C/2001 Q4 (NEAT) prise depuis l’observatoire de Kitt Peak en Arizona en 2004.
Jusqu'à 1995, les planètes étaient, pour l'Humanité, le propre d'une seule étoile, le Soleil.
C'est en 2004 que Gaël Chauvin et ses collaborateurs publient dans Astronomy and Astrophysics la première image potentielle d'une exoplanète, autour de la naine brune 2M1207 (un étoile qui ne fusionne pas l'hydrogène car trop légère pour atteindre les condition extrêmes nécessaires, voir cours sur la Formation et évolution II.A.2. ) grâce à l'instrument NaCo du VLT. [Pour plus d'informations cliquez ici]
Deux courbes de transit normalisées montrant le passage d'une exoplanète devant son étoile hôte.
De la vie sur la planète Tatooine.
Boîte à moustaches schématisant la distribution des masses des 1032 exoplanètes de l'échantillon. L'axe horizontal représente les masses en échelle logarithmique. Ce schéma résume les cinq valeurs statistiques de la distribution de masse des exoplanètes qui sont par ordre croissant : le minimum (à gauche), le premier quartile (la côté gauche du rectangle), la médiane (le trait au centre du rectangle), le troisième quartile (le côté droit du rectangle) et le maximum (à droite).
Histogrammes des masses des planètes du système solaire (gauche) et des exoplanètes (droite). L'échelle des masses est en échelle logarithmique par soucis de clarté.
Histogrammes (gauche) et fonctions de distribution (droite) des masses des planètes du système solaire (haut) et des exoplanètes (bas). L'échelle des masses est en échelle logarithmique par soucis de clarté.
Gauche : Masse des exoplanètes en fonction du rayon (points) avec le cas particulier des planètes du système solaire (étoiles). Droite : demi-grand axe des exoplanètes en fonction de leur masse toujours avec le cas des planètes du système solaire (étoiles).
Relation masse-rayon pour les étoiles hôtes des exoplanètes. La distribution montre que les étoiles hôtes ont des propriétés similaires à celles du soleil avec des masses comprises entre 0,5 et 1,5 masse solaire et des rayons compris entre 1 et 2 rayon solaire.
Relation entre le rayon de l'étoile hôte et le demi-grand axe de son exoplanète. La ligne en trait plein montre la limite inférieure pour les demi-grands axes dus à la taille de l'étoile convertie en U.A. La ligne en pointillé montre le double des rayons stellaires.
Fonctions de distribution (en haut) et lois de probabilité (en bas) du lancer d'un dé (à gauche) et de la loi uniforme sur [0, 1] (à droite).
Exemples de lois binomiales pour différent nombre de répétition (
) d'une loi à deux évènements et pour différentes probabilités de l'évènement 0 (
). Pour le même nombre de lancers 
, le pic est à 14 avec un probabilté 
et seulement 10 avec 
. Pour 
et 
, le pic est à 20, à la moitié du nombre de lancers, car il y autant de chance d'avoir l'évènement 0 que 1. En comparaison de 
et 
, lorsque 
, la fonction a un pic moins haut mais plus reséré, cela est dû au fait que le rapport entre l'espérance et l'écart type tend vers 0 lorsque 
tend vers l'infini.
) d'une loi à deux évènements et pour différentes probabilités de l'évènement 0 (). Pour le même nombre de lancers , le pic est à 14 avec un probabilté et seulement 10 avec . Pour et , le pic est à 20, à la moitié du nombre de lancers, car il y autant de chance d'avoir l'évènement 0 que 1. En comparaison de et , lorsque , la fonction a un pic moins haut mais plus reséré, cela est dû au fait que le rapport entre l'espérance et l'écart type tend vers 0 lorsque tend vers l'infini.
Trois exemples de loi de probabilité derivé de la loi de Poisson pour trois valeurs de 
: 1, 4 et 10.
: 1, 4 et 10.
Trois exemples de fonctions de probabilités de loi normale avec différents espérances et écart-types.
La fonction de distribution de la loi normale dont l'écart-type vaut 1 et l'espérance 0.
Figure du haut, boîte à moustaches représentant l'espace interquartile, les extrema théoriques étant à l'infini. Figure du milieu, la valeur exprimée en 
des différents quartiles. Figure du bas, la probabilité d'avoir un résultat entre [
, 
] (15,73 %), entre [
, 
] (68,27 %) et enfin entre [
, 
] (15,73 %).
des différents quartiles. Figure du bas, la probabilité d'avoir un résultat entre [, ] (15,73 %), entre [, ] (68,27 %) et enfin entre [, ] (15,73 %).
En ce début de 21ième siècle, on détecte des planètes dont les propriétés sont proches de celles de la Terre: Sur cette figure, la couleur traduit la température (échelle à droite de la figure). On voit que Kepler-11 b et Corot-7 b, respectivement les croix rouge et orange, sont plus massives et plus chaudes que la Terre mais elles ont des densités semblables à celle de la Terre.
Planètes et planètes naines (encadrées sur fond marron) découvertes dans le système solaire.