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Evolution des paramètres astronomiques de la Terre sur les 800 000 années passées

 

 I ANALYSE DES DONNES

 

Nous allons analyser les données de l'astronome Jacques Laskar. Ces données se présentent sous la forme de feuilles de calculs tableur. La présentation de ces données a été modifiée pour en faciliter l'analyse. On dispose de deux formats : une feuille de calcul format Excel 97 et une feuille de calcul format open office 2.1 (il faut cliquer sur les liens pour les télécharger.)

Ces feuilles de calculs présentent les variations de l'excentricité, de l'obliquité et de la longitude du périhélie en fonction du temps BP (colonne en jaune). Pour s'affranchir du problème posé par l'existence de composantes continues dans les signaux à analyser par analyse spectrale (développement en série de Fourier), nous allons traiter les variations des trois paramètres autour de leur valeur moyenne sur 800 000 ans. Ces données sont présentées dans les colonnes en vert. Le pas entre deux valeurs est de 1000 ans pour pouvoir exploiter 801 mesures avec le logiciel Synchronie 2003.

Synchronie 2003 permet à la fois l'acquisition et le traitement des données. Ce n'est pas un logiciel libre mais un produit EUROSMART. Il est très utilisé dans les lycées, en particulier en physique-chimie puisqu'il permet de faire de l'interfaçage (aquisition de données par une interface reliée à un ordinateur suivie d'un traitement par un grapheur). Il permet par exemple de faire des mesures dans un circuit électrique (programme de MPI seconde et de TS) ou d'analyser des sons (programme de spécialité physique en TS). Il contient également un minitableur et un grapheur scientifique. Le rôle de chaque bouton de la barre d'outil apparaît lorsque la souris reste un court instant sur celui-ci.

 

  • Vous pouvez procéder à une analyse rapide des trois paramètres astronomiques de la Terre ; il suffit de télécharger le fichier Synchronie déjà complété et de suivre le protocole. Cliquer ici.
  • Ou bien, vous pouvez réaliser vous-même le fichier Synchronie à l'aide des feuilles de données préétablies et procéder à l'analyse des données. Cliquer ici.
 

 


II RESULTATS OBTENUS

 

  • Pour l'excentricité, on peut retrouver les périodes de 100 000 ans et 400 000 ans.
e_sync.jpg
 
  • Pour l'obliquité, on peut retrouver une période de 40 000 ans.

 

  •  Pour la longitude du périhélie, la périodicité est située essentiellement autour de 19 000 et 23 500 ans.

omega_sync.jpg

 


 

III QUELQUES PISTES POUR REALISER UNE ACTIVITE EN CLASSE


Dans un premier temps, on pourra proposer aux élèves de réaliser les courbes précédentes avec Synchronie 2003 et de calculer les périodes des paramètres astronomiques de la Terre.

On pourra ensuite leur faire analyser l'évolution de la température de l'air sur Terre durant les derniers 800 000 ans de la même manière pour mettre en évidence des périodicités et les faire réfléchir sur un éventuel lien entre les variations climatiques et les variations des paramètres orbitaux de la Terre.

La feuille de calcul nécessaire est disponible. Vous pouvez la télécharger ici : dD_epica_700000.ods (format Open Office) ou dD_epica_700000.xls (format Excel 97). Il s'agit de feuilles de calculs prêtes pour une analyse avec Synchronie 2003. Elles ont été réalisées à partir d'un fichier original (cliquer ici pour le télécharger). Un fichier au format Synchronie est également disponible (cliquer ici pour le télécharger) ; il ne reste que l'analyse spectrale du signal à effectuer.

 

L'analyse spectrale permet de retouver les périodes suivantes :

epica_sync.jpg
 

On peut choisir de ne traiter qu'une partie du signal (dans le menu Analyse de Fourier choisir Sélection puis sélectionner la partie à traiter avec les flèches). En analysant que les premiers 400 000 ans, on obtient les résultats suivants (moins de "perturbations") :

epica_400000sync.jpg

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