Professeure responsable

Élise Filotas

* Attention *

Ce cours n'est pas offert actuellement.

Objectifs

Prendre contact avec la spécificité de la démarche scientifique propre à la physique, par le biais d'un survol de l'évolution historique de l'astronomie et d'une étude de ses développements récents.

Contenu

Histoire de l'astronomie, de l'Antiquité jusqu'au milieu du XIXe siècle. Naissance de l'astrophysique. Évolution de l'astronomie et évolution des théories physiques. Astronomie et astrologie. Les outils d'observation de l'astronomie. Mouvements, structure et évolution des étoiles. Trous noirs. Cosmologie. Évolution de notre conception de l'Univers. Structure à grande échelle de l'Univers. Expansion de l'Univers. Les grands thèmes de la recherche contemporaine en astrophysique.

Description

Ce cours peut se définir en examinant chacun des éléments de son titre.

Astronomie
Science des astres, des corps célestes (y compris la Terre) et de la structure de l'univers (Petit Robert).

Nous étudierons donc l'Univers. Ce cours nous amènera aussi à considérer les apports d'autres disciplines, car l'astronomie n'est pas isolée des autres sciences. Elle recourt largement aux outils et méthodes mathématiques; elle est concernée à l'occasion par des sciences comme la chimie, la géologie. Mais avant tout, elle s'inscrit dans le cadre plus large de la physique, dont elle s'alimente à même les principaux domaines : mécanique, optique, physique nucléaire, Relativité. C'est encore plus vrai pour l'astronomie moderne, que l'on désigne souvent sous l'appellation d'astrophysique. Le présent cours le fera d'une façon très accessible, en ne supposant aucune connaissance antérieure en physique et en prenant le temps de présenter d'une façon simple et détaillée toutes les notions qui en relèvent.

Histoire
Étude scientifique d'une révolution, d'un passé (Petit Robert).

Nous considérons que l'étude de l'évolution de la discipline est indispensable à l'étude de la discipline elle-même. Une science n'est pas un ensemble immuable de faits, de lois et de théories, mais bien le résultat d'une évolution faite d'essais et d'erreurs, d'avances et de reculs, évolution qui reflète aussi les contradictions, tensions et limitations des sociétés dans lesquelles s'inscrit l'activité scientifique.

Concept
Représentation mentale générale et abstraite d'un objet (Petit Robert).

C'est un mode de représentation de la réalité, qui permet d'unir dans un même cadre des ensembles de phénomènes à première vue fort disparates. C'est là le rôle des lois, théories et modèles scientifiques qui mettent en jeu, en les reliant entre eux, des concepts préalablement définis. Les concepts forment donc la matière première de cette entreprise de rationalisation. Ils seront les phares, les balises qui guideront la démarche d'apprentissage. Il s'agira autant des concepts propres à l'astronomie que des concepts qu'elle a tirés de la physique. Un soin particulier sera porté à la distinction entre les concepts (les représentations mentales) et les aspects de la réalité qu'ils recouvrent.

Ce double but, l'astronomie comme objet d'étude en soi et comme moyen d'initiation à la démarche scientifique, renvoie à un certain nombre d'objectifs généraux qui sont les suivants :

  • Connaître les principales étapes de l'évolution de l'astronomie comme recueil d'observations d'abord, puis comme méthode d'explication et de prédiction des phénomènes célestes, depuis l'Antiquité jusqu'à la fin du XIXe siècle.
  • Connaître quelques-uns des développements qu'a connus l'astronomie depuis le début du siècle, développements qui lui valent d'être souvent désignée sous l'appellation d'astrophysique.
  • Énoncer les questions auxquelles tente de répondre la cosmologie et présenter les principes et le cadre théorique qui structurent ou limitent les réponses possibles.
  • Prendre conscience de la rupture - intervenue historiquement et nécessaire pédagogiquement - entre les anciens modes d'explication et les nouvelles théories scientifiques d'une part, et entre le sens commun et la démarche scientifique d'autre part.
  • Connaître les principaux éléments de la démarche propre à la science et reconnaître ce qui la distingue d'autres démarches se réclamant du même statut.
  • Reconnaître les concepts physiques de base utilisés en astronomie et effectuer, s'il y a lieu, une distinction entre ces derniers et les notions relevant du sens commun qui leur sont apparentées.

Les outils intellectuels requis pour le cours sont :

  • la notation scientifique;
  • quelques rudiments d'algèbre;
  • des habiletés reliées à l'utilisation des graphiques;
  • la connaissance de certains symboles (grec ou mathématiques) couramment utilisés en physique et en astronomie.

Les outils matériels que vous devez posséder pour entreprendre ce cours sont :

  • une règle (métrique);
  • un rapporteur d'angle;
  • une calculatrice (idéalement« scientifique » qui affiche, entre autres, les fonctions trigonométriques, logarithmiques et exponentielles. Une calculatrice standard, comportant les quatre opérations et la racine carrée, est toutefois suffisante pour le cours, bien qu'elle vous demandera un peu plus d'opérations mentales).

Matériel didactique

Le matériel didactique comprend un guide d'étude et un volume, Astronomie et astrophysique, de M. Séguin et B. Villeneuve, 2002. De plus, des outils complémentaires sont disponibles sur Internet.

Liste des documents expédiés

Encadrement

L'encadrement est individualisé et assuré par une personne tutrice. Les communications se font par téléphone ou par courriel.

Évaluation

L'évaluation repose sur deux examens (35 % et 40 %) et une activité de synthèse (25 %).

Description détaillée de l'évaluation

Les examens : Les deux examens comportent des questions (ouvertes et à réponses suggérées).

L'activité de synthèse : L'activité de synthèse sert à vérifier sa capacité à faire le lien entre des éléments vus dans divers chapitres du cours. Elle consiste en l'étude d'une situation de nature astronomique (objet, phénomène, observation, etc.), à propos de laquelle un certain nombre de données sont fournies.

Particularités d'inscription

Ce cours fait appel à des notions mathématiques élémentaires (géométrie, algèbre). Des appendices permettent une révision de ces notions.

Dans le cadre du protocole d'entente signé avec l'Université d'Athabasca, le présent cours est reconnu comme équivalent à ASTR 205 Universe: The Ultimate Frontier.

http://www.athabascau.ca/html/courses/list1.htm.