Retrouveztout le casting de la saison 2 de la série Les Sentinelles de l'air: les acteurs, les réalisateurs et les scénaristes AlloCiné Ex. : Game of thrones , Orange is the new black

Les sentinelles de la terre *NCoté télé-Livret 29/10/07 1550 Page 1 SCIENCES Les Sentinelles de la Terre 1er mars 2002 le satellite Envisat est placé en orbite à 800 km de la Terre. Depuis, à raison de quatorze révolutions par jour, il observe notre planète au service de la science et de l’environnement. Pendant plusieurs mois, le réalisateur a suivi la vie de ce satellite et celle de ceux qui utilisent sa vision de la Terre. Quatre des cinq documentaires de 26 minutes nous font découvrir les multiples usages de ces images venues du ciel, le cinquième nous raconte les préparatifs du lancement de Cryosat, satellite imageur destiné plus particulièrement à l’étude des pôles. 1. ENVISAT PREND LA MER Frascati, Italie. Les clichés envoyés par Envisat semblent indiquer que, loin d’ici,en mer du Nord,un navire a dégazé une longue tache sur la carte signale la présence de pétrole. Un coup de téléphone, et les équipes suédoises sont en mer. Elles vont s’assurer de la présence effective de la nappe de pétrole un banc d’algues un peu dense peut leurrer le satellite et, si besoin est, collecter les échantillons de pétrole qui accuseront le capitaine indélicat. En mer, les images d’Envisat ne servent pas qu’à des missions de surveillance. Les capteurs du satellite sont capables de déterminer la température des eaux à quelques millièmes de degrés près, montrant ainsi, sans aucune contestation possible, l’augmentation de la température des eaux océaniques. Plus étonnant le satellite peut mesurer très finement les variations de hauteur des eaux. Il peut mettre en évidence des mouveLes sentinelles de la terre I1 *NCoté télé-Livret 29/10/07 1550 Page 2 ments aussi subtils que celui des ondes de Rossby, vastes oscillations traversant l’océan Atlantique, longues de quelque 500 km pour seulement 10 à 20 centimètres d’amplitude. 2. ENVISAT CHEZ LES GORILLES Dans la forêt de Bwindi en Ouganda vivent des gorilles ; un parc national y a été créé pour les protéger. Mais ils sont en danger. Leur principale menace l’extension des terres cultivées autour du en empiétant sur leur espace vital, elle va jusqu’à changer leurs habitudes alimentaires en les habituant à la consommation d’une nourriture produite par l’homme. Pour aider les primatologues dans leur mission de préservation de l’écosystème, Envisat fournit des cartes détaillées des zones boisées avec, outre les reliefs, la densité du couvert végétal. On peut ainsi veiller au bon respect des limites du parc par les paysans des alentours. Plus encore, elles permettent à Alastair Mc Neilage, primatologue du Centre de protection de la forêt tropicale, d’évaluer les déplacements des primates et de décider ainsi des futures zones d’extension du parc naturel. 3. ALERTE GÉNÉRALE En plein centre de Naples, dans la zone volcanique de la Solfatare, se dressent deux trièdres métalliques de plus d’un mètre de côté. S’ils servent de sièges occasionnels aux badauds, leur fonction véritable est de renvoyer dans l’espace les signaux émis par Envisat. Les scientifiques mesurent ainsi, au centimètre près, les déformations du sol et estiment l’activité volcanique de cette région à haut risque. En Chine, ce sont les images précises de zones inondées fournies par le satellite qui permettent aux équipes de sauvetage d’intervenir rapidement. Prévention et urgence Envisat joue un rôle de premier ordre dans la gestion des risques sur Terre. Inversement, on se préoccupe beaucoup, sur Terre, des menaces qui pèsent sur le satellite. Première d’entre elles la collision avec un objet spatial. Plus de 10 000 débris de taille significative et environ 800 satellites tournent aujourd’hui autour de la Terre. Heureusement, les risques de collision demeurent faibles il a fallu, en cinq ans d’existence, ne dérouter Envisat que deux fois pour lui éviter une collision, à coup sûr, fatale. 4. ENVISAT CHEZ LES INUITS Pôles au menu de cet épisode. À l’Institut européen de recherches spatiales de Frascati en Italie, les scientifiques étudient les glaces grâce aux images envoyées par Envisat. Au pôle Sud, c’est l’errance d’un iceberg géant qui les mobilise long de 120 kilomètres, ce monstre glacé dérive et se fragmente en heurtant la banquise, menaçant une base scientifique. Au pôle Nord, le danger est moins spectaculaire 2I Les sentinelles de la terre *NCoté télé-Livret 29/10/07 1550 Page 3 mais tout aussi réel le réchauffement climatique a modifié la géographie de la banquise et les chasseurs inuits n’ont plus leurs repères pour aller chasser le phoque. La banquise, fragilisée, est devenue un piège permanent. Savoir ancestral et coutumes sont maintenant inutiles et obsolètes. Mais Envisat et ses cartes sont là pour connaître la forme de la banquise et, plus important encore, la nature de la glace. Pas d’inquiétude avec celle qui est permanente, mais gare à celle qui gèle et dégèle chaque année… 5. COMPTE À REBOURS Après Envisat, Cryosat. Plus spécifiquement destiné à l’étude des pôles, Cryosat est un satellite qui permettra de mesurer l’épaisseur de la calotte glacière et d’évaluer les effets du réchauffement terrestre. Nous suivons le compte à rebours avant lancement. On teste la résistance de l’engin à des vibrations mécaniques et à des intensités sonores énormes, semblables en tout point à celles qu’il endurera dans la fusée. L’entraînement sur simulateur pour le placement du satellite sur orbite est organisé avec, pour mimer l’imprévu, une équipe d’informaticiens chargée de mettre des grains de sable virtuels et numériques dans la mécanique du programme de tir. Moins technique mais tout aussi important, il faut prévoir la liste des invités qui assisteront à la conférence de presse. Tout le monde est en effervescence jusqu’au jour J… Un jour J qui ne tiendra pas ses promesses la fusée russe qui emporte le satellite s’abîme en mer, l’engin spatial est perdu. Mais, déjà, un Cryosat nouveau modèle est dans les cartons. Lancement prévu 2009. Carte d’identité DISCIPLINES, CLASSES ET PROGRAMMES Sciences physiques, 5e. L'eau. Sciences physiques, 5e. La lumière le système solaire. Sciences physiques, 4e. La lumière couleurs et images. Physique, 2de. Exploration de l'espace. SVT, 4e. L'activité interne du globe. Français, tous niveaux. Éducation à l'image. Les sentinelles de la terre I3 *NCoté télé-Livret 29/10/07 1550 Page 4 Découpages et structures 1. ENVISAT PREND LA MER 00 h 00 min 00 s Générique et résumé en image du film. 00 h 02 min 55 s A l’ESRIN, Institut européen de recherches spatiales, Henri Laur, chef de mission Envisat, présente à des Japonais le satellite Envisat. Description des missions d’Envisat. 00 h 04 min 30 s Discussion entre Henri Laur et Pascal Leconte, responsable de la qualité des observations on a détecté une nappe de pétrole près des côtes de Norvège. Ils préviennent les autorités norvégiennes. 00 h 06 min 10 s Tromso, Norvège, centre de détection de la pollution maritime. Analyse des images satellites. 00 h 07 min 30 s ESRIN Pascal Leconte change de bureau. 00 h 08 min 37 s Norvège. Confirmation de la présence du pétrole. Survol par avion de la zone polluée. Photographie des bateaux, prélèvement dans la nappe de pétrole. 00 h 12 min 22 s ESRIN. Suite du déménagement de Pascal Leconte. 00 h 13 min 06 s Norvège. Récupération du prélèvement en mer. 00 h 14 min 37 s ESRIN. Olivier Arrino, chef des projets d’application, présente son nouveau produit la carte journalière de la température de l’eau en Méditerranée. 00 h 16 min 10 s Norvège. Nouvelle sortie en avion sur une nappe de pétrole. Fausse alerte ce sont des algues microscopiques. 00 h 17 min 33 s ESRIN. Discussion entre Leconte et Laur sur l’importance de la validation des résultats par le laboratoire de Southampton. 00 h 18 min 44 s À l’université de Southampton, la pratique quotidienne de la science. Comparaison entre des mesures radar d’Envisat et de celle fournies en mer. 00 h 21 min 29 s Explication et mise en évidence d’ondes de Rossby. Image de synthèse explicitant l’altimétrie radar. 00 h 23 min 00 s ESRIN. Henri Laur sélectionne les projets scientifiques qui utiliseront les données Envisat. 00 h 24 min 20 s Présentation du sujet suivant. Générique de fin. 2. ENVISAT CHEZ LES GORILLES 00 h 00 min 00 s Générique et résumé en image du film. 00 h 02 min 04 s Ouganda. Dans la forêt de Bwindi, une équipe de scientifiques recherche des gorilles des montagnes. Au Centre de protection de 4I Les sentinelles de la terre *NCoté télé-Livret 00 h 04 min 21 s 00 h 05 min 43 s 00 h 06 min 48 s 00 h 09 min 42 s 00 h 11 min 07 s 00 h 12 min 35 s 00 h 14 min 41 s 00 h 19 min 43 s 00 h 21 min 53 s 00 h 24 min 15 s 29/10/07 1550 Page 5 la forêt tropicale, Alastair Mc Neilage, primatologue, expose l’utilité des cartes satellites. Institut européen de recherches spatiales. Diego Fernandez, responsable du projet Gorilles, expose la nécessité de diffuser largement les cartes du couvert végétal afin que les observateurs de terrain valident les données. Images satellites de la forêt étudiée. Ouganda. Au Centre de protection de la forêt tropicale, discussion autour des cartes sur les zones menacées par la déforestation. Face à une zone cultivée, Dennis Babaasa, primatologue, justifie le déplacement des paysans afin que la forêt, puis les gorilles se réapproprient l’espace. ESRIN. L’analyse des cartes satellites permet de repérer un changement de végétation, mais sans en reconnaître précisément la nature. Ouganda. Dans la forêt, Dennis Babaasa explique que 23 gorilles ont été chassés par la déforestation de la zone, et qu’il espère maintenant leur retour. De retour au Centre, on reporte les observations de végétation sur les cartes afin de décider des futures extensions du parc naturel. Ouganda. Rencontre avec les gorilles. ESRIN. Olivier Arino, chef des projets d’application, Henri Laur, chef de mission Envisat, et Diego Fernandez discutent des nouveaux programmes de protection environnementale. Ouganda. Debriefing au retour de la mission dans la forêt. L’existence du parc est un succès, les gorilles s’approprient de nouveaux territoires. Présentation du sujet suivant. Générique de fin. 3. ALERTE GÉNÉRALE 00 h 00 min 00 s Générique et résumé en image du film. 00 h 02 min 10 s ESRIN, Institut européen de recherches spatiales. Simulation d’évacuation des locaux. 00 h 03 min 20 s Henri Laur, chef de mission Envisat, prévient Frank Jürgen Diekmann, chef des opérations Envisat, du risque de collision du satellite d’observation avec un satellite débris russe. 00 h 04 min 52 s ESOC, Centre européen d’opérations spatiales, en Allemagne. Réunion autour d’Andreas Rudolph, chef des opérations satellitaires, sur la conduite à tenir face au risque de collision. Les sentinelles de la terre I5 *NCoté télé-Livret 29/10/07 1550 Page 6 00 h 07 min 31 s Images de synthèse montrant le grand nombre de satellites, souvent hors d’usage, en orbite autour de la Terre. 00 h 08 min 34 s Italie. Franck Martin Seifert, responsable du programme Surveillance des volcans, va à Naples rencontrer les scientifiques travaillant sur le Vésuve et la Solfatare. 00 h 12 min 27 s Images de synthèse. Envisat repère les écoulements de lave lors d’une éruption. 00 h 12 min 50 s ESRIN. Henri Laur explique qu’en cas de risque de collision, on utilise les moteurs ioniques du satellite pour dévier sa trajectoire. 00 h 13 min 35 s ESRIN. Des inondations dans le sud de la Chine bouleversent le programme d’Envisat. L’urgence humanitaire l’emporte sur les missions en cours, le satellite se met au service de l’aide internationale. 00 h 16 min 28 s Envisat est reprogrammé pour fournir des images des zones inondées. Les équipes de secours sur place peuvent alors intervenir. 00 h 20 min 02 s ESOC. La probabilité de collision des deux satellites est inférieure à 1/3 000. Une modification de l’orbite n’est donc pas nécessaire. 00 h 21 min 26 s Henri Laur défend l’idée d’une constellation de satellites pour obtenir des images plus fréquentes lors des urgences. 00 h 22 min 17 s Présentation du sujet suivant. Générique de fin. 4. ENVISAT CHEZ LES INUITS 00 h 00 min 00 s Générique et résumé en image du film. 00 h 02 min 13 s ESRIN, Institut européen de recherches spatiales. Introduction. 00 h 03 min 02 s Pond Inlet, Canada. Conversation téléphonique entre Brian Koonoo, garde patrouilleur et Ola Grabak, responsable du projet Polar View à l’ESRIN sur les futures cartes de la banquise. 00 h 04 min 24 s ESRIN. Explication d’Ola Grabak sur l’usage des cartes de la banquise. 00 h 06 min 47 s Pond Inlet. Conversation téléphonique entre Brian Koonoo et Ola Grabak les nouvelles cartes vont arriver. 00 h 07 min 24 s Images satellites. Les données Envisat permettent de différencier glace permanente et glace saisonnière. 00 h 07 min 58 s Pond Inlet. Arrivée des cartes satellites. Brian Koonoo diffuse l’information auprès des pêcheurs inuits. 00 h 11 min 10 s Charlie Inuaraq, chasseur inuit, se prépare à la chasse. 00 h 12 min 08 s Images satellites du pôle Sud. Un glacier dérive et menace des stations scientifiques. 00 h 12 min 34 s ESRIN. Explications d’Henri Laur, chef de mission Envisat, sur la dérive du glacier. 6I Les sentinelles de la terre *NCoté télé-Livret 29/10/07 1550 Page 7 00 h 13 min 47 s Pond Inlet. Partie de chasse au phoque. En chemin, discussions entre chasseurs inuits sur la qualité et l’épaisseur de la glace. 00 h 20 min 28 s ESRIN. Poursuite de l’observation du glacier errant de l’Antarctique. 00 h 22 min 19 s Pond Inlet. Scènes de vie de famille au retour de la chasse. Brian Koonoo téléphone à Ola Grabak discussion sur le futur Cryosat. 00 h 24 min 17 s Présentation du sujet suivant. Générique de fin. 5. COMPTE À REBOURS 00 h 00 min 00 s Générique et résumé en image du film. 00 h 01 min 54 s Présentation du sujet le lancement de Cryosat. 00 h 02 min 43 s J-70 du jour de lancement à l’ESRIN, Institut européen de recherches spatiales, en Italie. Pascal Gilles, chef de la mission Cryosat, fait une interview radio et explique le principe de l’altimétrie. 00 h 03 min 30 s Réunion autour de Guy Ratier, chef du projet Cryosat. 00 h 04 min 28 s J-60, Centre de test aérospatial. Guy Ratier s’assure du bon déroulement des tests de résistance du satellite aux vibrations. 00 h 06 min 24 s J-30, ESOC, Centre européen d’opérations spatiales, en Allemagne. Simulation de lancement du satellite et entraînement aux différents imprévus. 00 h 10 min 16 s J-20, ESRIN. Réunion autour de Simonetta Cheli, chef de la communication, afin d’établir la liste des invités et la date de lancement du satellite. 00 h 12 min 30 s J-10, ESRIN. Lors de l’installation du centre de presse, Pascal Gilles détaille le fonctionnement de la fusée qui lancera Cryosat. Henri Laur, chef de mission Envisat, évoque la question de la durée de vie d’un satellite. 00 h 15 min 28 s J-3, ESRIN. Préparatifs et conférence de presse. 00 h 17 min 11 s Jour J, à l’ESOC et à l’ESRIN. Lancement réussi du satellite… mais satellisation ratée. L’étage supérieur du lanceur s’est abîmé en mer Arctique. 00 h 23 min 24 s Journal télévisé annonçant l’échec du lancement. 00 h 24 min 10 s ESRIN, trois mois plus tard. Henri Laur justifie l’importance des satellites d’observation. 00 h 25 min 25 s Générique et fin. Les sentinelles de la terre I7 *NCoté télé-Livret 29/10/07 1550 Page 8 Pistes pédagogiques COMMENT ENVISAT DÉTECTE-T-IL LES NAPPES DE PÉTROLE ? LES RADARS SATELLITAIRES Séquence pédagogique s’appuyant sur Envisat prend la mer. Physique, 2de. Exploration de l'espace, messages de la lumière. Ce premier document est l’occasion de présenter aux élèves le principe de fonctionnement du radar tout en récapitulant les connaissances sur la lumière. En restant tout d’abord dans le domaine de la lumière visible, on précisera quels sont, dans le cas d’une image satellitaire, l’émetteur le Soleil, le récepteur l’instrument imageur et la source secondaire la Terre soumise au rayonnement solaire de la lumière enregistrée. On précisera alors que l’atmosphère terrestre est transparente non seulement aux longueurs d’onde de la lumière visible, avec un petit débordement du côté des infrarouges et des ultraviolets, mais aussi aux ondes dites radio. On les situera dans le spectre. Pour observer la Terre de l’espace, on dispose donc d’une deuxième fenêtre spectrale du côté des grandes longueurs d’ondes. Après le visionnage du film, on définira précisément le principe du radar il émet une onde radio dans une direction de l’espace puis écoute l’écho de cette onde réfléchie par les obstacles qu’elle rencontre. On questionnera la classe sur les points communs et les différences existants entre les détecteurs passifs d’un satellite comme MERIS sur Envisat et un radar satellitaire comme ASAR le détecteur passif analyse la lumière solaire réfléchie par la Terre, tandis que le radar émet ces ondes pour pouvoir ensuite les analyser en retour. En somme, un radar est son propre soleil dans la gamme des ondes radio. On fera alors réfléchir les élèves sur les intérêts de l’imagerie radar. Pour les imageurs traditionnels, l’observation dans la gamme des longueurs d’onde visibles et infrarouges est soumise aux caprices de la météo. Il n’y a plus d’image possible dès lors qu’il y a une couverture nuageuse parce que les nuages ne sont pas transparents à ces longueurs d’ondes. Il a ainsi fallu plusieurs années à Spot pour obtenir une image sans nuage de Kourou, son propre site de lancement. De même, les pôles restent dans la nuit plusieurs mois par an. Aucune image n’est alors possible. Lorsque l’été revient, les zones polaires restent faiblement éclairées en raison de leur latitude élevée. La quantité de lumière réfléchie sur les sols demeure faible et les images sont de mauvaise qualité. Le radar, lui, se moque de tout cela il fonctionne par tous les temps, de jour comme de nuit. Autre avantage du radar on peut jouer sur la longueur d’onde pour obtenir une information précise les radars à pluie par exemple émettent des ondes d’une longueur d’onde sensiblement égale à la taille des gouttes de pluie. Comme une onde est d’autant plus 8I Les sentinelles de la terre *NCoté télé-Livret 29/10/07 1550 Page 9 diffusée que sa longueur d’onde s’approche de la taille de l’obstacle, le radar reçoit un signal fort dès qu’il atteint une zone de pluie. On obtient une cartographie précise des précipitations. Par contre, l’image radar comporte certains défauts. Elle n’est pas facilement interprétable. C’est une image monochrome en fausses couleurs ne comportant qu’un type d’informations par pixel contrairement aux images obtenues dans le visible. De plus, sa résolution est souvent faible comparée aux images en visible. On rappellera la formule distance d’observation ouverture de l’instrument r= = résolution longueur d’onde Pour un radar spatial, r = 200. Pour le télescope spatial Hubble, r = 5 x106. À partir des connaissances maintenant établies, on peut comprendre comment Envisat est capable de détecter les nappes de pétrole sur l’océan, et même de les confondre avec un banc d’algues. On pourra partir de l’image du naufrage du pétrolier Prestige au large des côtes de la Galice en novembre 2002 qui est disponible en haute résolution sur le site de l’ESA Sur une surface essentiellement plane comme celle des océans, l’intensité de l’écho radar est surtout contrôlée par la rugosité, c’est-à-dire le microrelief causé par les petites vagues, également responsable du scintillement du Soleil. Quand il analyse une surface, le radar vise latéralement, de côté, et non sous lui. Dans ces conditions, une surface très lisse, qui agit comme un miroir radioélectrique, renvoie l’onde radar au loin on ne se voit dans un miroir que si l’on est face à celui-ci. Comme presque rien ne revient vers le radar, les surfaces lisses apparaissent sombres. Mais si le vent souffle à la surface de l’eau, de petites vagues sont créées et constituent autant de petits miroirs à la surface de l’eau. La mer apparaît alors brillante sur l’image radar, et cela pour deux raisons d’abord parce que certains de ces petits miroirs sont orientés face au radar, renvoyant ainsi directement l’onde électromagnétique, mais aussi parce que la longueur d’onde du radar est du même ordre de grandeur que la taille des vaguelettes. Celles-ci se mettent alors à diffuser l’onde radar dans toutes les directions, comme pour les gouttes de pluie précédemment citées. Que se passe-t-il en présence d’une nappe de pétrole ? La nappe huileuse limite la formation de vaguelettes, l’eau reste lisse même sous le vent. Le radar la voit donc plus sombre que l’eau libre qui l’entoure et qui renvoie, elle, une partie du signal. Le pétrole devient parfaitement repérable sur une image d’ensemble de la zone maritime. Limitation si le vent est trop fort, la couche d’huile ne suffit plus à maîtriser l’apparition des vaguelettes et la nappe de pétrole disparaît de l’écran radar. De même, le radar peut se faire leurrer par une forte concentration de phytoplancton qui crée une mince couche de matière organique à la surface de l’eau, voire par un rassemblement d’algues qui limitent la formation des vaguelettes. Les sentinelles de la terre I9 *NCoté télé-Livret 29/10/07 1550 Page 10 LA CARTOGRAPHIE DES FONDS MARINS Séquence pédagogique s’appuyant sur Envisat prend la mer. Physique, 2de. Exploration de l'espace, de l'atome aux galaxies. Envisat est capable de déterminer le niveau des océans avec une précision de 4,5 cm. Rappeler le principe du radar altimétrique le radar émet une onde radio sous lui », c’est-à-dire vers le centre de la Terre. En mesurant la durée de l’aller-retour de ce signal, il détermine la distance qui le sépare du sol. Si on connaît d’autre part la position exacte du satellite dans l’espace, on peut en déduire la hauteur de l’eau à un instant donné. On pourra faire calculer le temps d’aller-retour ainsi que la précision nécessaire à l’horloge pour obtenir la mesure à 4,5 cm près sur 800 km. Par une discussion de classe et à partir des informations du film, on pourra répertorier les différentes causes de variation de la hauteur des eaux des océans marées, mais aussi courants marins comme El Niño, effets dus aux vents ou à la pression atmosphérique, température de l’eau, etc. On distinguera alors les variations temporelles des variations spatiales. En effet, en chaque point des eaux du globe, le niveau de l’eau varie autour d’une valeur moyenne. La partie qui change avec le temps témoigne des phénomènes océanographiques précédemment cités. Mais il existe une composante fixe qui ne dépend que du lieu ces variations dans l’espace sont les résultats des variations locales du champ gravitationnel. Ce sont ces variations de champ gravitationnel qui ont permis d’établir à partir de 1994 avec le satellite ERS-1 la première carte globale des fonds incroyable que cela paraît, les variations du niveau des mers épousent celles des fonds marins. Par exemple, la présence d’un volcan sous-marin crée une augmentation locale du champ gravitationnel qui va se traduire par un renflement local du niveau des eaux. Inversement, une fosse sous-marine se signalera par un creux à la surface de l’océan. Ces collines et ces vallons liquides ont jusqu’à 3 mètres d’amplitude en plus ou en moins par rapport à la moyenne. En passant ces mesures dans des traitements informatiques complexes, les scientifiques ont ainsi établi une carte complète du relief des fonds marins. À noter que ces mesures ont permis d’enregistrer aussi une augmentation globale de la hauteur des eaux d’environ 3 cm entre 1993 et 2003, augmentation probablement due au réchauffement terrestre et à l’effet de serre. 10 I Les sentinelles de la terre *NCoté télé-Livret 29/10/07 1550 Page 11 ENVISAT ET LA VÉGÉTATION L’IMAGEUR EN RAYONNEMENT VISIBLE Séquence pédagogique s’appuyant sur Envisat chez les gorilles. Physique, 2de. Exploration de l'espace. Le film Envisat chez les gorilles montre les scientifiques aux prises avec leurs cartes de végétation et d’altitude. On les voit en particulier parcourir la forêt pour vérifier de visu l’adéquation entre les informations délivrées par le satellite et la réalité du terrain. Cela illustre bien la difficulté de l’interprétation des informations envoyées par le satellite. Réflectances Pelous e % 80 70 60 50 Sol clair 40 30 Sapin 20 Sol foncé 10 Eau clair e 0,4 0,5 0,6 Visible 0,7 0,8 0,9 Eau turbid e 1,0 Longueurs d’ondes en micro mètres Proche infrarouge Les sentinelles de la terre I 11 *NCoté télé-Livret 29/10/07 1550 Page 12 Pour dessiner les cartes de végétation, les scientifiques n’utilisent pas des radars mais des instruments de mesure passifs analysant la lumière solaire réfléchie par la Terre dans des bandes spectrales allant du visible aux proches infrarouges. Sur Envisat, c’est MERIS qui s’acquitte de cette tâche. Il fournit, pour chaque point d’une image, une série de valeurs de l’intensité lumineuse dans diverses bandes spectrales. À partir d’une recherche sur internet, on pourra retrouver avec les élèves les principales caractéristiques de MERIS 15 bandes spectrales programmables dans le visible et l’infrarouge, avec une résolution de 300 mètres au sol. On appelle réflectance d’un corps le rapport de la quantité d’énergie lumineuse émise sur la quantité d’énergie lumineuse reçue. La courbe de réflectance est la variation de ce coefficient en fonction de la longueur d’onde. À partir d’une discussion autour des courbes de réflectance de quelques corps proposées ci-dessus, on expliquera les rudiments de l’analyse des images – Comment distinguer les terres submergées par une crue des zones d’eau douce naturelle ? En enregistrant l’intensité de la lumière réfléchie aux alentours d’une longueur d’onde de 0,8 m. L’eau calme ne renvoie aucune lumière, tandis que l’eau agitée renvoie un faible signal. La première restera en noir sur une carte, la seconde sera gris foncé. – En mesurant l’intensité de la lumière réfléchie aux alentours de 0,65 m, on pourra distinguer les zones de pelouse de celles couvertes de sapins la pelouse donnera une tache totalement noire réflectance nulle, celle avec des sapins une tache grise. On risque cependant de confondre la zone de sapins avec une étendue d’eau turbide même intensité réfléchie. Comment alors faire la différence entre les deux ? En comparant, par exemple, l’intensité de la lumière renvoyée à la longueur d’onde de 0,8 m. Pour le plaisir des yeux, on pourra aller faire un tour sur le site Miravi où est accessible un grand nombre d’images produites par MERIS. Cependant, même si ces images donnent la sensation d’être à bord du satellite et d’observer la Terre par un hublot, elles ne sont ni vraies ni destinées à un usage scientifique elles ne font appel qu’à quelques bandes spectrales qui sont retravaillées de façon à correspondre à ce que l’on verrait à peu près à l’œil nu. 12 I Les sentinelles de la terre *NCoté télé-Livret 29/10/07 1550 Page 13 LE TEMPS DU TOURNAGE ET LE TEMPS DU RÉCIT Séquence pédagogique d’éducation à l’image s’appuyant sur Envisat chez les Inuits. Français éducation à l'image, tous niveaux. Ce quatrième documentaire nous permettra de mettre au jour les astuces qu’un documentariste doit parfois utiliser pour faire une séquence homogène. On s’intéressera ici au temps et à sa représentation. Comme chaque film de la série, les trois premières minutes sont occupées par le générique, puis une présentation rapide du sujet à venir séquence teasing » – ou aguichage – où sont montrées les images les plus spectaculaires afin de faire rester le téléspectateur devant sa télévision, enfin quelques images générales de l’ESRIN. De même, les dernières minutes servent à présenter le sujet du lendemain. On ne s’intéressera donc qu’à la séquence vraiment propre au sujet du jour, c’est-à-dire entre 2 min 30 s et 24 min 16 s. Le film nous parle de trois actions simultanées en trois lieux différents la chasse aux phoques au pôle Nord, la rupture glacier B-15 au pôle Sud, et les analyses des deux phénomènes en Italie. Seuls deux lieux sont filmés par le réalisateur, le pôle Sud restant uniquement représenté à travers les commentaires des scientifiques et les images satellites. Le film est construit de telle manière que l’on a la sensation que tout est simultané. À défaut d’unité de lieu, on a celui de temps. Quels sont les dispositifs qu’utilise le réalisateur pour nous faire comprendre la simultanéité de l’action ? Il y en a au moins trois. – À plusieurs reprises, l’écran est divisé en quatre pour faire transition entre les séquences. Par exemple, à 6 min 39 s, on peut voir simultanément une représentation en image de synthèse du satellite, une image satellite de la Terre, un bureau en Italie et une scène au pôle Nord. Par ce dispositif très simple, le réalisateur induit l’idée d’une simultanéité temporelle entre tous ces événements. À noter cependant que l’on est totalement dans l’ordre de la fiction une image de synthèse ne peut pas par nature attester de la simultanéité de l’événement avec quoi que ce soit. Il serait de même bien étonnant que l’image satellite soit produite au même instant qu’est filmée la scène de bureau ou celle des enfants inuits jouant. – Le réalisateur enchaîne les séquences tournées au pôle Nord avec les discussions entre chercheurs sur le pôle Sud. Ce dispositif d’alternance des séquences est un moyen conventionnel pour signifier la simultanéité des actions. – Ola Grabak en Italie et Brian Koonoo au pôle Nord parlent ensemble au téléphone. La preuve est faite que tout se passe au même moment. Cette preuve n’est pas de l’ordre du discours audiovisuel, les deux interlocuteurs sont filmés, ils se répondent. Nous avons là toute l’apparence d’une captation de la réalité. De plus, leur conversation multiplie les indicateurs temporels marquant la simultanéité nous ne devons pas avoir la même température », quelle heure est-il chez vous ? ». Les sentinelles de la terre I 13 *NCoté télé-Livret 29/10/07 1550 Page 14 Étudions maintenant ce qu’il en est réellement de la simultanéité des actions. Il suffit pour cela d’être attentif aux dates montrées à l’écran, parfois très brièvement, pendant le documentaire. Par chance, il y a des dates sur beaucoup d’images satellites et de cartes. De plus, le réalisateur a parfois pris soin de nous les montrer volontairement. 04 min 21 s Ola, scientifique à l’ESRIN en Italie, choisit sur un écran une image satellite datée du 13 juin 2005. 04 min 57 s Mais il explique les caractéristiques de la banquise sur une image satellite datée du 12 mai 2005. 10 min 18 s Présentation aux pêcheurs inuits de l’image satellite datée du 13 juin 2005. 14 min 58 s Les pêcheurs inuits utilisent la carte datée du 13 juin 2005. 20 min 37 s Les chercheurs de l’ESRIN discutent de la dérive d’un iceberg au pôle Sud. Ils étudient des images satellites dont la plus récente est datée du 17 mai 2005. 23 min 52 s Ola parle au téléphone avec Brian. Derrière lui, une image satellite de Pond Inlet datée du 12 juillet 2005. Le moins que l’on puisse dire, c’est que la simultanéité des actions est plutôt mise à mal. Comment expliquer ces fluctuations de date ? Peut-on les justifier ? Il faut se replacer dans les conditions matérielles d’un tournage. Pour avoir, par exemple, une séquence montrant Brian au pôle Nord parlant au téléphone, il faut qu’au moins trois personnes soient venues jusqu’à lui le réalisateur qui a en charge le documentaire, un cameraman et un ingénieur du son. Comme il n’est pas question de faire venir l’équipe plusieurs fois, et cela pour des raisons financières, toutes les séquences en Arctique ont été tournées à la même période, probablement vers le 13 juin 2005. Mais celui qui est en Arctique ne peut guère être en même temps en Italie. Or on voit Brian à Pond Inlet et Ola à l’ESRIN discuter ensemble par téléphone. Comment expliquer cela ? Soit il y a une caméra de chaque côté du fil de téléphone, soit le réalisateur a fait une mise en scène. La première solution est très rarement, sinon jamais, mise en œuvre outre le fait que le réalisateur ne serait pas là pour un des tournages, cela demanderait de payer une deuxième équipe. Par contre, il est assez facile de faire rejouer la scène par un des interlocuteurs à un autre moment. C’est de toute évidence ce qu’a fait le réalisateur avec Ola. Plusieurs indices le montrent les dates sur les images, le fait que la conversation ne soit pas parfaitement cohérente à 3 min 47 s, Ola répond à Brian, mais sa réponse n’est pas exactement adaptée à la question de Brian, et l’insistance que mettent les deux interlocuteurs à évoquer des sujets tentant à prouver la simultanéité des deux actions. Quand a eu lieu le tournage en Italie ? Vers la fin mai 2005. Cela explique simplement pourquoi Ola, à 4 min 57 s, parle des caractéristiques de la banquise sur une carte datée de fin mai à Brian qui, lui, est filmé le 12 juin 2005. De même, 14 I Les sentinelles de la terre *NCoté télé-Livret 29/10/07 1550 Page 15 on comprend que les réflexions des scientifiques sur les mouvements du glacier B-15 s’arrêtent au 17 mai. Et les dates du 13 juin et du 12 juillet en Italie ? Cela correspond très certainement à une autre période de tournage. L’ESRIN est le fil conducteur des cinq documentaires, il y a eu, ainsi que l’affirme le commentaire au début de chacun des cinq films, plusieurs semaines de tournage dans ses murs. Rien de plus simple alors de compléter le documentaire par quelques images filmées a posteriori. Maintenant qu’il est établi que notre documentaire, comme d’ailleurs quasiment tous les documentaires, mélange les images prises à des temps totalement différents, on peut s’interroger sur la légitimité de cette pratique, cette légère mise en fiction ». – La séquence de conversation téléphonique est-elle l’image de la réalité ou est-ce un trucage » ? D’un côté, on dira que la séquence ne s’est pas réellement » passée ainsi. De l’autre, on répondra que le réalisateur n’a rien inventé et a seulement demandé aux protagonistes de refaire devant une caméra ce qu’ils font tous les jours. Le film aurait-il pu faire l’impasse de cette séquence ? N’aurait-il pas été bien bancal sans les images de Ola discutant au téléphone avec Brian. Aurait-on compris les relations entre les deux individus ? On pourra au passage insister sur les temps totalement différents qui sont ceux du récit filmique et ceux d’un tournage. À titre d’exemple, une séquence de 3 minutes d’un documentaire demande au minimum une bonne journée de tournage. L’existence de ces temps totalement différents explique celle de procédés rhétoriques capables de représenter un temps propre à l’intérieur du récit audiovisuel. – Que penser maintenant de la séquence téléphonique finale à partir de 23 min 52 s ? On y voit Brian téléphoner à Ola pour lui demander des nouvelles de Cryosat. Bien lui en prend Cryosat sera le sujet du lendemain et la question permet la transition avec le suivant documentaire. – Finalement, l’occasion est peut-être donnée de s’interroger avec les élèves sur les frontières ténues qui existent entre le documentaire et la fiction. Une autre séquence du film pourra d’ailleurs étayer le débat la discussion inopinée » de Brian avec une connaissance de 8 min 25 s à 9 min 27 s. On reconstituera le dispositif de tournage où est le cadreur, l’ingénieur du son ?, on étudiera la discussion afin d’en comprendre les ressorts cachés et évaluer la spontanéité de la scène. Les sentinelles de la terre I 15 *NCoté télé-Livret 29/10/07 1550 Page 16 MÉCANIQUE SPATIALE Séquence pédagogique pouvant s’adapter à tous les documentaires du DVD. Collège, cycle central. Le 5 décembre 2006, l’agence spatiale européenne publie sur son site internet un communiqué de presse dont voici un extrait Envisat a été placé en orbite polaire à une altitude de 800 km, qui permet à MERIS d’observer l’intégralité de la planète en trois jours. MERIS mesure le rayonnement solaire réfléchi par la surface de la Terre, ce qui rend la présence du Soleil nécessaire pour qu’il puisse produire une image. Comme le Soleil est bas en hiver dans les zones septentrionales, les images de la Scandinavie, par exemple, ne sont pas disponibles à cette époque, sauf les images d’archives. Cette situation s’inversera à partir de mars, où des images de cette région seront obtenues quotidiennement. En revanche, l’Antarctique sera visible au cours des deux prochains mois. » Ce texte est l’occasion de résumer les connaissances des élèves concernant le mouvement des planètes et des précisera à l’aide d’un schéma la position du Soleil et de la Terre en hiver afin de justifier l’absence d’image du pôle Nord par MERIS, l’imageur embarqué dans Envisat. Pourquoi faut-il attendre le mois de mars pour retrouver des images? Représentez la position de la Terre et son éclairement selon les saisons. Quelle doit être l’altitude d’un satellite géostationnaire ? À l’altitude de 800 km, Envisat met-il plus ou moins de 24 heures pour faire le tour de la Terre ? Sachant que l’orbite d’Envisat passe par les pôles, on pourra alors compléter le dessin par la trace de l’orbite. Le site Eoportal propose un module accessible en anglais permettant de visionner les déplacements des satellites d’observation terrestre aujourd’hui en activité Plusieurs utilisations sont possibles en classe. – Visionner le déplacement d’un satellite autour de la Terre le pas de temps le plus adapté est 5 minutes environ. – Visionner la trace au sol d’un satellite onglet Satellite, case trace à cocher – Visionner le déplacement de plusieurs satellites simultanément. En adoptant une vision polaire, on pourra voir que les orbites des satellites d’observation de la Terre ne sont pas toutes centrées sur les pôles. – Obtenir une carte du ciel avec les trajectoires des satellites à n’importe quelles dates et heures pour quelques grandes villes dans le monde. On peut aussi retrouver le nom d’un satellite aperçu dans le ciel onglet Skyview et en choisissant un lieu dans l’onglet location. – Et inversement, calculer l’heure de passage au-dessus de nos têtes d’un des satellites répertoriés onglets Skyview et View, touche Visibility Calculator. 16 I Les sentinelles de la terre *NCoté télé-Livret 29/10/07 1550 Page 17 Complément DES PRÉCISIONS SUR ENVISAT Envisat contraction de Environment Satellite est un satellite de conception européenne lancé le 1er mars 2002 de Kourou par Ariane 5. Il fait suite aux deux satellites ERS-1 et ERS-2 lancés au siècle précédent et dont la mission était sensiblement la même ausculter la Terre depuis l’espace dans le but de comprendre l’environnement terrestre. Envisat a été construit pour durer cinq ans dans l’espace. Ses deux prédécesseurs ERS-1 et ERS-2 ayant dépassé de manière significative leur durée de vie annoncée, les scientifiques espèrent pouvoir l’utiliser encore plusieurs années après sa date théorique d’obsolescence. Aujourd’hui, en ce début de l’année 2007, il est d’ailleurs parfaitement opérationnel. Deux principaux sites gèrent le satellite depuis la Terre. L’ESRIN, à Frascati en Italie à une vingtaine de kilomètres de Rome, est le quartier général de l’ESA l’Agence spatiale européenne concernant les activités d’observation de la Terre. Toutes les données collectées par ENVISAT transitent par ce European Space Operations Centre ou Centre européen d’opérations spatiales à Darmstadt en Allemagne a lui la responsabilité du pilotage du satellite. Depuis sa séparation du lanceur jusqu’à sa future désorbitation finale quand il aura terminé sa vie, le satellite reste sous la surveillance du centre qui peut, à tout moment, procéder à une correction de trajectoire. Les dix instruments de mesure à bord d’Envisat ASAR Advanced Synthetic Aperture Radar est un radar à synthèse d’ouverture, c’està-dire qu’il utilise le mouvement du satellite pour simuler une antenne de très grande taille et ainsi atteindre une résolution très fine la résolution d’un radar est proportionnelle à la taille de son antenne. Il recombine les échos radars reçus successivement par l’antenne de dix mètres orientée dans le sens du vol le signal s’apparente à celui qui aurait été obtenu par une antenne de plusieurs kilomètres de long. MERIS Medium Resolution Imaging Spectometer prend des photos de la surface de la Terre et des nuages dans le domaine de la lumière visible et dans quelques bandes du spectre infrarouge. RA-2 Radar Altimeter 2 est un radar qui mesure la hauteur du satellite à la surface de la Terre avec une précision de 4,5 cm sur 800 km. MWR Microwave Radiometer est associé à RA-2. Il mesure la quantité de vapeur d’eau dans l’atmosphère pour corriger les données fournies par RA-2. GOMOS Global Ozone Monitoring by Occultation of Stars est un spectrographe qui suit du regard certaines étoiles. En réalisant leur spectre lorsque leur lumière traverse l’atmosphère terrestre, il peut mesurer la densité de l’ozone terrestre entre 20 et 100 km d’altitude. Les sentinelles de la terre I 17 *NCoté télé-Livret 29/10/07 1550 Page 18 MIPAS Michelson Interferometer for Passive Atmospheric Sounding observe l’atmosphère dans l’infrarouge, traquant la signature spectrale d’une série de gaz. Il peut ainsi faire une carte des polluants industriels et des gaz à effet de serre. AATSR Advanced Along-Track Scanning Radiometer scanne terres et océans dans le visible et l’infrarouge afin d’en mesurer la température. DORIS Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite mesure la position à 4,5 cm près et la vitesse à 0,4 mm/s près du satellite. Des réflecteurs lasers permettent la calibration de DORIS et RA-2 à partir de la Terre. SCIAMACHY SCanning Imaging Absorption spectroMeter for Atmospheric CHartographY cartographie l’atmosphère dans le visible et l’infrarouge, permettant ainsi la détection de nombreux gaz à l’état de trace. Quelques chiffres – Le satellite pesait 8 200 kg au lancement, dont 300 kg de carburant destinés au contrôle orbital. – Son envergure est de 25 mètres de long sur 10 mètres de large et 7 mètres de hauteur une fois que le panneau solaire et que le radar ASAR sont déployés. – Son panneau solaire de 70 mètres produit 6 600 watts destinés à l’alimentation des instruments scientifiques embarqués. – Positionné sur une orbite de 800 km d’altitude, il fait le tour de la Terre toutes les 101 minutes et survole l’intégralité du globe en trois jours. 18 I Les sentinelles de la terre *NCoté télé-Livret 29/10/07 1550 Page 19 Ressources À LIRE – Collectif, Utilisation pédagogique des images satellitaires, Université d’été internationale d’observation de la Terre, Marseille 1992, éditions Cépaduès, 1993. – ACHACHE José, Les Sentinelles de la Terre. Hachette Littérature, 2004. Le livre qui a inspiré la série documentaire. Style enquête journalistique. – CAPDEROU Michel, MÉGIE Gérard, Satellites, Orbites et Missions, Springer, 2003. – CAZENAVE Anny, L’Observation spatiale de la mer, Planète océane l’essentiel de la mer », éditions Choiseul, 2006, pp. 441-448. –CAZENAVE Anny,MASSONNET Didier,La Terre vue de l’espace,Belin,coll.Pour la science»,2004. – COUILLARD Philippe, Lanceurs et Satellites, éditions Cépaduès, 2004. La physique de l’aérospatiale et des satellites. Ouvrage de référence. – DE FELICE Pierre, L’Image de la Terre les satellites d’observation, L’Harmattan, 2005. – MASSONNET Didier, L’interférométrie radar par satellite », notes de séminaire, Pour la science, avril 1997. – ROBIN Marc, La Télédétection, Nathan Université, coll. Fac. géographie », 1995. Niveau universitaire mais accessible à tous. – ROUGÉ Bernard, LATRY Christophe, Les yeux de lynx de Spot 5 », La Recherche, l’actualité des sciences, décembre 2002. À VOIR – La Conquête de l’espace, vol. 21, La Terre sous surveillance », réalisation SVS Production, éditeur UMK collections, DVD. À CONSULTER – Porte d’entrée du programme Envisat. Parfois en français. – Le site du CNES. – Introduction au programme végétation. – Le site du ministère de l’Éducation nationale sur l’observation de la Terre par télédétection. – Banque d’images satellitaires.– Un dossier complet sur Envisat. En français et vulgarisé. – Un article sur Envisat et la surveillance de la pêche. Les sentinelles de la terre I 19 *NCoté télé-Livret 29/10/07 1550 Page 20 – Exposé des diverses méthodes de la télédétection. 20 I Les sentinelles de la terre

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