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94,6 FM Radio Météores |
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Renseignements divers |
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Projet :
94,6 FM Radio Météores |
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Réalisé
par :
Francis Boulva |
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Type de projet :
Expérimentation |
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Catégorie :
Sciences physiques |
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Classe :
Intermédiaire |
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Âge du participant
:
15 ans |
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École :
Collège Jean-de-Brébeuf |
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Professeur :
Martine Brousseau |
Projet présenté à l'Expo-sciences
Bell, finale régionale de Montréal 1998
Sélectionné pour la Super Expo-sciences Bell, finale québécoise
1998 (Montréal)
Sélectionné pour l'Expo-sciences pancanadienne de Timmins
1998 où il a remporté :
Médaille d'argent pour un projet en sciences physiques, Intermédiaire
Bourse, meilleure communication de projet, Intermédiaire
Projet remarquable en physique
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Introduction : E.T.
phone home? |
De nombreux scientifiques, tel que Carl Sagan (1934-1996),
s'accrochent depuis des décennies à l'idée d'entrer
en contact avec une société extra-terrestre intelligente;
et pour ce faire, ils scrutent les profondeurs du ciel à l'aide
de puissants radiotélescopes. Pour l'instant, ils attendent toujours...
Mais qui sait si un jour...
Pendant ce temps-là, plus près de nous, il existe des projets
de radioastronomie accessibles à l'amateur. L'un d'eux consiste
à détecter le passage de météoroïdes
dans l'atmosphère par l'entremise de la réflexion d'ondes
radio FM sur la traînée ionisée (appelée météore)
desdits météoroïdes. Il est donc possible d'écouter
les étoiles filantes, quoi! C'est ce projet qui a attiré
mon attention; je me suis demandé si j'étais capable de
me mettre à l'écoute de ces grains de poussière et,
plus encore, si je pouvais trouver un moyen fiable de calculer la quantité
de météoroïdes qui chaque jour nous tombent sur la
tête.
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La détection
des météores... En théorie |
On compte par dizaines de millions les météoroïdes
qui se vaporisent chaque jour de l'année dans notre fine atmosphère.
Lorsqu'ils la traversent, à une vitesse moyenne de 100 000 km/h,
ils se vaporisent; une étude approfondie a démontré
que les plus petits d'entre eux se consument à un altitude moyenne
de 70 kilomètres tandis que les plus gros tendent à se
vaporiser plus haut. La compression de l'air produit l'ionisation des
atomes qui
sont entrés en contact avec les météoroïdes.
Et lors de la désexcitation de ces atomes, il y a production
de lumière.
La colonne d'air ainsi ionisée, parfois longue de plusieurs kilomètres,
a la propriété de refléter les ondes radio. C'est
donc grâce à cette ionisation que l'on peut détecter
l'apparition de météores.
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La technique radio |
Il suffit de se mettre à l'écoute d'une station lointaine
(entre 800 et 1 600 km) dont la fréquence n'est pas utilisée
dans les environs du récepteur. En temps normal, il est impossible
de capter le signal radio en provenance du lointain émetteur. Cependant,
lors de l'apparition d'un météore, c'est-à-dire lors
du passage d'un météoroïde dans la haute atmosphère,
les ondes radio émises par la station sont réfléchies
sur la colonne d'air ionisée. Ainsi, pendant un bref instant, le
signal est capté. Il arrive cependant que d'autres phénomènes
atmosphériques provoquent la réception du signal. Il y a,
entre autres, les aurores polaires, certains types de nuages. Il y a aussi
les inversions de température lors desquelles, entre une masse
d'air froid et une masse d'air chaud, l'onde radio est capturée.
L'onde ainsi prisonnière peut voyager sur une distance de plusieurs
centaines de kilomètres.
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L'expérimentation...
L'équipement |
L'attirail nécessaire à l'écoute
des météores n'est pas si complexe que l'on pourrait le
croire. Je me suis procuré une antenne de type Yagi (antenne FM
pour l'extérieur que l'on utilise souvent à la campagne).
Je l'ai reliée à un récepteur FM conventionnel (à
syntonisation analogue) à l'aide d'un simple câble à
deux conducteurs. Afin de pouvoir analyser mes résultats sur une
base fiable, je me suis procuré un appareil graphique. La traceuse
est branchée au système de son à la place du haut-parleur.
Les impulsions électriques, au lieu de faire vibrer une membrane
pour produire un son, font bouger un marqueur sur un papier quadrillé,
qui avance à raison de 25,4 cm (10 pouces) par heure.
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La syntonisation |
Le choix d'une fréquence non utilisée
à Montréal - mais ailleurs, à quelque 1 000 km de
chez moi - ne se fait pas sans problème. Je me suis donc procuré
du Radio Marketing, Bureau de Toronto, la liste de toutes les stations
du Canada. Cela m'a permis de faire un choix parmi une très grande
quantité de fréquences. Il fallait cependant que le signal
émis soit très puissant, de l'ordre de 100 kW. Ce ne fut
pas facile parce que la quasi-totalité de la bande FM est utilisée
à Montréal. J'ai finalement opté pour deux stations
différentes, toutes deux d'Halifax. J'étais fin prêt.
Et toute oreille!
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Les écoutes |
J'ai fait tout d'abord, durant trois nuits (au début
de décembre), une écoute de météores sporadiques.
J'ai choisi la nuit plutôt que le jour, pour deux raisons :
(a) D'abord, les météores sont plus nombreux la nuit, de
2 h à 10 h, puisque cette partie de la Terre fait face à
l'avant (comme un pare-brise d'automobile). Cela fait en sorte que les
météoroïdes foncent directement sur nous, contrairement
au soir, où les météoroïdes doivent « rattraper » la Terre.
(b) Ensuite, je voulais tenter de définir une constante d'augmentation
des impacts de météoroïdes dans l'atmosphère,
en fonction de l'heure.
J'ai finalement fait l'écoute de deux plus importantes, les Géminides
et les Ursides, et une dernière écoute (de météores
sporadiques) à la mi-janvier. Toutes les écoutes se sont
déroulées de 19 h à 7 h.
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Adaptations techniques |
J'ai rencontré quelques problèmes lors
des observations. Premièrement, le récepteur (parce qu'il
était analogue) avait tendance à quitter constamment la
bonne fréquence. Une façon de régler ce problème
était de brancher mon antenne à une radio à syntonisation
digitale. Malheureusement, pour des raisons qui demeurent inconnues, la
« traceuse » ne semblait pas compatible avec ce récepteur-là;
j'ai donc été contraint d'utiliser la radio analogue. Le
deuxième gros problème se situait à l'échelle...
commerciale! La bande FM étant extrêmement utilisée,
il était difficile de trouver une fréquence libre. J'ai
donc dû mettre la fonction « FM mute » en marche, afin d'éliminer
les bruits de fond non désirés. Lors de la première
nuit d'observation, la fréquence syntonisée avait pour voisine
immédiate une station universitaire de la ville. L'écoute
fut donc limité à la période de 23 h à 6 h
à cause des interférences. J'ai aussi essayé la solution
du changement de fréquence. Sans succès, toutefois.
J'avoue que mes attentes, quant aux résultats, étaient grandes.
Je m'étais dit qu'il serait facile de distinguer les météores
des autres phénomènes atmosphériques et d'en calculer
le nombre. Je m'étais trompé...
Résultats : réussites, insuccès et améliorations...
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Le signal |
Il faut tout d'abord savoir comment on perçoit
le signal que l'on reçoit, et ce à quoi il ressemble sur
papier. Lors du passage d'un météoroïde dans notre
atmosphère, le bruit qui se fait entendre ressemble à un
« ping » d'une fraction de seconde. Parfois même, si le
météoroïde est de plus grande taille, il est possible
d'entendre faiblement (pendant 15 à 30 secondes) une pièce
de musique ou un animateur en ondes à ce moment-là. Sur
papier, la marque laissée est un pic d'une amplitude d'un centimètre,
parfois un peu plus court, parfois un peu plus long.
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Une écoute réussie
(6-7 déc. 98) |
La toute première écoute fut sans aucun
doute la meilleure. On y distingue clairement météores et
autres phénomènes atmosphériques, quels qu'ils soient.
Les aurores et les nuages ionisés sont facilement identifiables;
le curseur monte rapidement et ne redescend que longtemps après,
laissant sur le papier un dessin ressemblant à un pont. On peut
noter, entre autres, une activité météorique pauvre
entre 23 h et 2 h et une activité plus forte entre 3 h et 5 h du
matin. Cela confirme en partie les données théoriques qui
stipulent que les météoroïdes sont plus nombreux à
traverser notre atmosphère aux petites heures du matin.
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Une analyse difficile |
Je n'ai malheureusement pas pu quantifier toutes mes
données. Car à certains endroits, les lignes indiquant un
météore étaient tellement nombreuses et entassées
qu'il devenait impossible de les compter. Après réflexion,
j'ai même conclu que cela n'était pas des lignes représentant
des météores, mais bien un faible signal voisin de la fréquence
écoutée (un signal qui brouillait complètement les
cartes). Malgré cela, il est fort possible (et même très
probable) que se cachaient, dans ce gribouillis de lignes, des traits
révélant l'apparition de dizaines de météores.
C'est pour cela que, en considérant la totalité des lignes,
j'ai qualifié mes résultats dans deux graphiques. Par la
suite, pour remédier à cet entassement de tracés,
j'ai décidé d'augmenter la vitesse de déroulement
du papier. Ça n'a toutefois pas suffi à espacer les traits;
au contraire, il y en avait plus. Cependant, je suis en mesure de compter
de petits traits, isolés, qui ont le profil typique des météores.
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Améliorations
possibles |
Afin d'améliorer mon expérimentation,
il aurait été souhaitable de trouver un moyen de brancher
la traceuse à un récepteur à syntonisation digitale.
Ça aurait aidé aussi d'installer l'équipement à
la campagne, loin de la pollution électromagnétique de la
bande FM. Je note également qu'il aurait été très
intéressant de calculer la durée de chaque météore.
L'Organisation américaine d'observation de météores
a noté qu'un signal de plus de 5 secondes est causé par
un météore visuellement brillant (magnitude de -1 et plus).
Il serait osé de dire que mes résultats correspondent aux
moyennes établies, puisque les courbes que j'ai obtenues ne montrent
pas de constantes notables d'augmentation du taux horaire moyen de météoroïdes.
En temps normal, lorsque la Terre ne rencontre aucun essaim météorique,
la technique radio permet de dénombrer, vers 18 h, six à
sept météores par heure. Ce chiffre monte à environ
60 météores par heure vers les 6 h du matin. Évidemment,
ce nombre peut passer de 50 à 200 météores à
l'heure lors des pluies météoriques.
Cela dit, rares sont les pluies de météores qui peuvent
offrir autant d'étoiles filantes que ce que les gens virent dans
la nuit du 12 novembre 1833. Cette nuit-là, on réussit à
observer jusqu'à 550 météores par minute!
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La part des amateurs |
Si on la compare à la seule observation visuelle
de météores, la technique radio « d'écoute »
des météoroïdes a plusieurs avantages. D'abord, on
peut être à l'écoute le jour comme la nuit. L'observation
radio de météores peut même se faire quand il pleut
ou quand il neige... puisque dans des froids hivernaux, les observateurs
peuvent demeurer bien au chaud dans leur maison. L'écoute peut
également se faire lors des soirs de lune gibbeuse ou pleine, des
moments qui rendent habituellement l'observation visuelle particulièrement
difficile, voire impossible. Tous ces avantages font en sorte que plusieurs
groupes de radioastronomes amateurs prêtent aujourd'hui de plus
en plus l'oreille aux poussières de l'espace.
C'est grâce à de tels projets que les astronomes amateurs
peuvent contribuer sérieusement à la culture et à
l'élargissement des savoirs scientifiques. Saviez-vous, par exemple,
que c'est grâce à deux astronomes amateurs, tels David Levy
et Thomas Bopp, que de nouvelles comètes ont pu être révélées
aux professionnels de la science? Les grands réseaux de radiotélescopes
d'Arecibo ou du Nouveau-Mexique ne pointent pas leurs antennes vers ces
petites poussières témoins de l'évolution du système
solaire. Les amateurs sont les seuls à tendre l'oreille.
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© 2002, Conseil de développement du loisir scientifique
(CDLS). Ce document est distribué par le Conseil de
développement du loisir scientifique.
Visitez le www.cdls.qc.ca
pour obtenir de plus amples renseignements. |
Les opinions exprimées
dans ce texte sont celles des auteurs et ne reflètent
pas nécessairement le point de vue de Merck Frosst ou de
ses employés. |
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