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Dans quels systèmes de coordonnées les vrais cercles apparaissent-ils ronds ?


Je développe dans Google Maps depuis un certain temps et je passe à OpenLayers, mais je suis bloqué sur un point : je dessine des vecteurs qui sont principalement circulaires mais qui impliquent également une géométrie personnalisée, je ne peux donc pas utiliser createRegularPolygon. Je crée un tableau de points et l'envoie à un objet OpenLayers.Layer.Vector. Cela fonctionne très bien, mais les «cercles» résultants ne sont ronds que près de l'équateur, pas à des latitudes plus élevées. Ils sont écrasés à peu près autant que le fond de carte se trouve à des latitudes plus élevées, ce qui semble logique. Si j'utilise Google comme couche de base, ils ont la forme correcte à toutes les latitudes, mais je crée une solution mobile hors ligne, donc cela ne fonctionnera pas.

Qu'est-ce que j'utilise comme couche de base (ou quels paramètres définir) pour que ma géométrie reste ronde à toutes les latitudes sans utiliser Google ou des cartes en ligne ?


Je suppose que vos cercles ressemblent à ceci :

(Source : blog du centre de cartographie Esri)

Vous voudrez utiliser Web Mercator EPSG:900913 au lieu de WGS84 EPSG:4326 pour des cercles parfaits

Plus d'informations sur ce sujet et un exemple de l'apparence des cercles dans Mercator : l'indicateur de Tissot permet d'illustrer la distorsion de la projection cartographique

Pour que les openlayers utilisent Mercator, vous devez définir l'option sphericalMercator dans votre couche de base.

sphericalMercator : vrai,

Il n'existe pas de carte de la terre entière dans laquelle tous les cercles (vrais, sphériques) restent vraiment ronds. Cependant, il existe des moyens de cartographier la terre dans lesquels presque tous les cercles suffisamment petits sont ronds. Celles-ci sont basées sur des projections conformes. Par définition, les changements qu'une projection conforme apporte aux distances dans de petites zones sont de deux types seulement : un étirement uniforme et une rotation. Évidemment, ces changements ne rendent pas les cercles moins ronds.

Carte de la terre avec une projection épicycloïdale d'août. La plupart des cercles apparaîtront vraiment ronds sur cette carte.

Projections conformes couramment utilisées sont les Mercator (une projection cylindrique), Stéréographique (une projection azimutale), et le Conique conforme de Lambert (une projection conique, évidemment). Celles-ci couvrent les trois grandes familles de projections, vous donnant la possibilité de choisir un "look" particulier pour le graticule des méridiens et des lignes de latitude. Des options supplémentaires, qui peuvent être disponibles dans certains SIG, incluent le Miller oblat stéréographique, Littrow, Bipolaire Oblique Conique Conique Conforme, Lagrange, Eisenlohr, Epicycloïde d'août, Guyou, Peirce Quincuncial, GS50, divers Adams projections, et Lee. (Source : Snyder & Voxland, Un album de projections cartographiques. USGS Professional Paper 1453.) Ces deux derniers indiquent la richesse des projections conformes possibles qui peuvent être créées et montrent comment les projections conformes ne sont pas vraiment "conservatrices de forme" : les projections d'Adams mappent de manière conforme un hémisphère dans un carré et la projection de Lee le place dans un Triangle. En fait, le théorème de cartographie de Riemann de l'analyse complexe montre que vous pouvez cartographier de manière conforme un hémisphère dans n'importe quel polygone !

OpenLayers utilise la bibliothèque de projection Proj4js. Le code source des projections est distribué dans le dossier /proj4js/lib/projCode/. Les projections conformes incluses avec la dernière version (1.0.2) sont les Mercator, deux Mercateurs transverses, deux Mercator oblique ("Hotine" et "Swiss Oblique"), Conique conforme de Lambert, et Stéréographique.

À moins que votre application ne soit conçue pour fonctionner dans le monde entier, explorer et étudier ces options pour déterminer celle qui conviendrait le mieux à votre région d'intérêt. Tous ces éléments peuvent être facilement recentrés et redimensionnés pour minimiser la distorsion totale (pas seulement des formes, mais aussi des zones et des distances) dans une zone spécifique. La solution mondiale par défaut est une variante du Mercator, popularisée par Google maps.


Eh bien, vous aurez évidemment un problème tant que vous utilisez le fond de carte dans la projection EPSG:4326. Ce dont vous avez besoin, c'est de la projection sphérique de Mercator qui, comme vous l'avez remarqué, est Google Maps et d'autres fournisseurs de cartes commerciaux. Allez-y et lisez ceci pour mieux comprendre ce problème.

Pour vous, la solution mobile hors ligne OpenStreetMap serait probablement une bonne solution.


Que sont les systèmes de coordonnées géographiques ?

Un système de coordonnées géographiques (GCS) utilise une surface sphérique tridimensionnelle pour définir des emplacements sur la terre. Un GCS est souvent appelé à tort un datum, mais un datum n'est qu'une partie d'un GCS. Un GCS comprend une unité de mesure angulaire, un premier méridien et un datum (basé sur un sphéroïde ).

Un point est référencé par ses valeurs de longitude et de latitude. La longitude et la latitude sont des angles mesurés entre le centre de la Terre et un point à la surface de la Terre. Les angles sont souvent mesurés en degrés (ou en grades). L'illustration suivante montre le monde sous la forme d'un globe avec des valeurs de longitude et de latitude.

Dans le système sphérique, les lignes horizontales, ou lignes est-ouest, sont des lignes de latitude égale ou parallèles. Les lignes verticales, ou lignes nord-sud, sont des lignes d'égale longitude, ou méridiens. Ces lignes englobent le globe et forment un réseau quadrillé appelé graticule.

La ligne de latitude à mi-chemin entre les pôles s'appelle l'équateur. Il définit la ligne de latitude zéro. La ligne de longitude zéro est appelée le premier méridien. Pour la plupart des systèmes de coordonnées géographiques, le méridien principal est la longitude qui traverse Greenwich, en Angleterre. D'autres pays utilisent des lignes de longitude qui passent par Berne, Bogota et Paris comme méridiens principaux. L'origine du graticule (0,0) est définie par l'intersection de l'équateur et du premier méridien. Le globe est ensuite divisé en quatre quadrants géographiques basés sur les relèvements de la boussole depuis l'origine. Le nord et le sud sont au-dessus et au-dessous de l'équateur, et l'ouest et l'est sont à gauche et à droite du premier méridien.

Cette illustration montre les parallèles et les méridiens qui forment un graticule.

Les valeurs de latitude et de longitude sont traditionnellement mesurées soit en degrés décimaux, soit en degrés, minutes et secondes (DMS). Les valeurs de latitude sont mesurées par rapport à l'équateur et vont de -90° au pôle Sud à +90° au pôle Nord. Les valeurs de longitude sont mesurées par rapport au méridien d'origine. Ils vont de -180° en voyageant vers l'ouest à 180° en voyageant vers l'est. Si le méridien principal est à Greenwich, alors l'Australie, qui est au sud de l'équateur et à l'est de Greenwich, a des valeurs de longitude positives et des valeurs de latitude négatives.

Il peut être utile d'assimiler les valeurs de longitude à X et les valeurs de latitude à Y. Les données définies sur un système de coordonnées géographiques sont affichées comme si un degré était une unité de mesure linéaire. Cette méthode est fondamentalement la même que la projection Plate Carrée.

Bien que la longitude et la latitude puissent localiser des positions exactes à la surface du globe, ce ne sont pas des unités de mesure uniformes. Ce n'est que le long de l'équateur que la distance représentée par un degré de longitude se rapproche de la distance représentée par un degré de latitude. C'est parce que l'équateur est le seul parallèle aussi grand qu'un méridien. (Les cercles ayant le même rayon que la terre sphérique sont appelés grands cercles. L'équateur et tous les méridiens sont des grands cercles.)

Au-dessus et au-dessous de l'équateur, les cercles définissant les parallèles de latitude deviennent progressivement plus petits jusqu'à devenir un seul point aux pôles Nord et Sud où les méridiens convergent. Au fur et à mesure que les méridiens convergent vers les pôles, la distance représentée par un degré de longitude diminue jusqu'à zéro. Sur le sphéroïde Clarke 1866, un degré de longitude à l'équateur équivaut à 111,321 km, alors qu'à 60° de latitude, il n'est que de 55,802 km. Étant donné que les degrés de latitude et de longitude n'ont pas de longueur standard, vous ne pouvez pas mesurer des distances ou des zones avec précision ou afficher les données facilement sur une carte plate ou un écran d'ordinateur.


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Systèmes de coordonnées géographiques

Un système de coordonnées géographiques ( SGC ) est un système permettant d'identifier des points ou des zones à la surface de la terre. (C'est généralement la terre, mais cela pourrait aussi être la lune ou Mars ou un autre corps sphérique.)

Le système latitude-longitude
Le principal système de coordonnées géographiques est le système latitude-longitude, que vous connaissez déjà. Les lignes de latitude sont des cercles parallèles qui s'étendent d'est en ouest autour du globe, devenant plus petits à mesure qu'ils se rapprochent des pôles. Leurs valeurs vont de +90° ( pôle nord ) à -90° (pôle sud), l'équateur étant 0°. Les lignes de longitude sont des demi-cercles qui vont du nord au sud d'un pôle à l'autre. Leurs valeurs vont de 0° à 360°, 0° étant arbitraire, mais communément désigné comme la ligne qui passe par Greenwich , Angleterre .

Le réseau de lignes sécantes s'appelle un graticule.

Les lignes de latitude et de longitude forment un maillage appelé graticule. Les lignes de latitude (parallèles) sont représentées en jaune. Les lignes de longitude (méridiens) sont blanches.

Définir la latitude et la longitude
Lorsque la terre est traitée comme une sphère, la latitude est l'angle entre deux lignes tracées au centre de la terre : l'une partant d'un point sur l'équateur et l'autre partant d'un point spécifié sur le même méridien.

La longitude est un angle entre deux lignes tracées au centre de la terre à partir de l'équateur : une au premier méridien et l'autre à un méridien spécifié.

Latitude et longitude définies sur une sphère.

Lorsque la terre est traitée comme un sphéroïde, la latitude est l'angle entre deux lignes tracées vers le centre de la terre : l'une partant d'un point de l'équateur et l'autre normale (perpendiculaire) d'un plan qui touche le sphéroïde à un point spécifié.

Latitude définie sur un sphéroïde. Les lignes ne se coupent pas au centre de la terre (sauf si le plan est tangent à un pôle).


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Systèmes de coordonnées géographiques

Un système de coordonnées géographiques est un système de référence pour identifier des emplacements et mesurer des caractéristiques sur la surface courbe de la terre. Il se compose d'un réseau de lignes sécantes appelé graticule. Les lignes d'intersection du graticule sont probablement des termes familiers pour vous : longitude et latitude.

Le graticule est composé de lignes verticales, appelées lignes de longitude, et de lignes horizontales, appelées lignes de latitude. Parce que la terre est sphérique, ces lignes forment des cercles.

Dans un système de coordonnées géographiques, les mesures sont exprimées en degrés, minutes et secondes. Un degré est 1/360ème de cercle. Chaque degré peut être divisé en 60 minutes et chaque minute peut être divisée en 60 secondes.

Les lignes de longitude sont appelées méridiens. Les mesures de longitude commencent au premier méridien (qui définit la valeur zéro pour la longitude) et vont de 0° à 180° vers l'est et de 0° à -180° vers l'ouest.

Les lignes de latitude sont appelées parallèles. Les mesures de latitude commencent à l'équateur et vont de 0° à 90° de l'équateur au pôle nord et de 0° à -90° de l'équateur au pôle sud.

Le premier méridien (ligne verte) est le point de départ de la longitude et a une valeur de 0. L'équateur (ligne rouge) est le point de départ de la latitude et a une valeur de 0. Il s'étend à mi-chemin entre les pôles nord et sud, divisant la terre dans les hémisphères nord et sud.

En savoir plus sur les premiers méridiens

Le choix du méridien qui sera le méridien principal est complètement arbitraire. Par exemple, les Espagnols ont utilisé un méridien passant par Madrid, les Français un méridien passant par Paris, et pendant la Révolution américaine, les nouveaux États américains ont utilisé Londres ou Philadelphie comme point de départ.

Plus tard, les États-Unis ont adopté Washington, D.C. comme méridien principal. Enfin, en 1884, une conférence internationale sur les méridiens a eu lieu à Washington, D.C., et l'observatoire de Greenwich en Grande-Bretagne a été adopté comme premier méridien "officiel".

La longitude et la latitude sont en fait des angles mesurés entre le centre de la terre et un point à la surface de la terre. Par exemple, considérons l'emplacement référencé par les coordonnées suivantes :

Longitude : 60 degrés Est (60 00' 00" )
Latitude : 55 degrés, 30 minutes au nord (55 30' 00")

La coordonnée de longitude fait référence à l'angle formé par deux lignes, l'une au premier méridien et l'autre s'étendant vers l'est le long de l'équateur. La coordonnée de latitude fait référence à l'angle formé par deux lignes, l'une sur l'équateur et l'autre s'étendant vers le nord le long du méridien 60°.

La longitude et la latitude sont des angles mesurés entre le centre de la Terre et un point à la surface de la Terre.


Systèmes de coordonnées spatiales

Toutes les applications graphiques 3D utilisent des systèmes de coordonnées cartésiennes pour raisonner sur les positions et les orientations des objets virtuels. Ces systèmes de coordonnées établissent 3 axes perpendiculaires le long desquels positionner les objets : un axe X, Y et Z.

En réalité mixte, vos applications raisonnent sur des systèmes de coordonnées virtuels et physiques. Windows appelle un système de coordonnées qui a une signification réelle dans le monde physique un système de coordonnées spatiales.

Les systèmes de coordonnées spatiales expriment leurs valeurs de coordonnées en mètres. Cela signifie que les objets placés à deux unités l'un de l'autre sur l'axe X, Y ou Z apparaîtront à 2 mètres l'un de l'autre lorsqu'ils seront rendus en réalité mixte. Sachant cela, vous pouvez facilement rendre des objets et des environnements à l'échelle du monde réel.

En général, les systèmes de coordonnées cartésiennes peuvent être droitiers ou gauchers. Les systèmes de coordonnées spatiales sous Windows sont toujours droitiers, ce qui signifie que l'axe X positif pointe vers la droite, l'axe Y positif pointe vers le haut (aligné sur la gravité) et l'axe Z positif pointe vers vous.

Dans les deux types de systèmes de coordonnées, l'axe X positif pointe vers la droite et l'axe Y positif pointe vers le haut. La différence est de savoir si l'axe Z positif pointe vers ou à l'opposé de vous. Rappelez-vous dans quelle direction pointe l'axe Z positif en pointant les doigts de votre main gauche ou droite dans la direction X positive et en les courbant dans la direction Y positive. La direction pointée par votre pouce, vers ou à l'opposé de vous, est la direction vers laquelle pointe l'axe Z positif pour ce système de coordonnées.


Sphère céleste

La sphère céleste peut être comprise en imaginant que tous les objets du ciel sont collés contre l'intérieur d'une gigantesque sphère creuse, avec la Terre située exactement au centre. La notion de base de la sphère céleste est supposée dans divers systèmes de localisation des corps célestes en termes de coordonnées célestes. Tout comme les coordonnées terrestres, qui impliquent de spécifier un emplacement en termes de longitude et de latitude, les coordonnées célestes nécessitent deux mesures de distance, exprimées en degrés de cercle. le système altitude-azimut commence par se situer à un endroit précis de la surface de la Terre et utilise l'horizon, le zénith et l'axe nord-sud comme points de référence. le système équatorial utilise l'équateur céleste (l'équateur de la Terre étendu dans l'espace et projeté dans le contexte de la sphère céleste) et le point vernal (où le Soleil est situé au point de l'équinoxe de printemps) comme points de référence. Les astronomes utilisent le plus souvent le système équatorial. le système écliptique utilise l'écliptique (l'orbite de la Terre autour du Soleil, projetée vers l'extérieur contre la sphère céleste) et le point vernal. Les astrologues utilisent le système de l'écliptique.

Sources:


7 réponses 7

Oui, mais seulement parce que la Terre tourne. Si vous lancez la balle, vous vous retrouverez à un endroit légèrement différent. Si vous étiez à un point haut à l'équateur et que vous lanciez la balle vers l'est à une vitesse supérieure à la vitesse orbitale, vous tourneriez au moment où la balle reviendrait et elle serait légèrement au-dessus de votre tête, car vous vous êtes déplacé à un endroit différent dans l'orbite. Le point le plus bas de l'orbite, cependant, serait l'endroit où vous avez relâché la balle.

Si la Terre ne tournait pas non plus, elle reviendrait à n'importe quel point où vous avez relâché la balle. La plupart des gens ne lancent pas de ballon au-dessus de leur tête, donc.

Sur une Terre parfaitement sphérique, sans atmosphère, sans obstacles aussi hauts que vous, avec un champ gravitationnel uniformément sphérique, il serait possible que le point bas de l'orbite soit à l'altitude d'où vous avez lancé la balle, soit quelques mètres au-dessus de la surface.

Non. Cela reviendrait à exactement la hauteur* à partir de laquelle vous l'avez lancé, à moins que vous ne l'ayez lancé si fort (c'est-à-dire à la "vitesse de fuite") qu'il ne soit pas revenu du tout.

Toutes les orbites sont des sections coniques (ellipses, paraboles, hyperboles.) Si vous lancez la balle de baseball, à exactement vitesse d'échappement, alors il suivra une trajectoire parabolique qui ne revient jamais. Si vous le lancez plus fort, il suivra une trajectoire hyperbolique, et si vous le lancez moins fort, il suivra une trajectoire elliptique.

Les trajectoires elliptiques retournent toutes à leur point de départ, mais la forme de l'ellipse (c'est-à-dire l'"excentricité") et le temps qu'il faut pour revenir dépendent de la force avec laquelle vous la lancez.

* Pas exactement la même chose la taille, mais aussi, si vous tracez sa position dans un système de coordonnées inertielles au repos par rapport au barycentre commun du baseball et de la planète, et si aucune autre force que la gravité n'agit sur lui, alors il reviendra à exactement le même endroit où il a laissé votre main.

Mais notez également que si la planète tourne, il est fort probable que toi ne sera plus à cet endroit lorsque la balle y reviendra.

vous ne pouvez pas le lancer pour qu'il atterrisse derrière vos pieds. s'il ne frappe pas à l'autre bout du monde, il reviendra dans votre main, car elipse

Un cercle est un sous-ensemble d'ellipse, et une orbite circulaire peut (sur une Terre théorique, magique, non rotative, vide) être lancée. On pourrait raisonnablement penser qu'une orbite un peu plus lente heurterait les genoux (pour éviter de heurter le sol antipodal), mais elle ne serait plus circulaire mais encore elliptique, avec un grand axe fortement décalé, puisque vous la relâcheriez à son apogée plutôt que périgée.
Vous pouvez également noter que vous pouvez légèrement décaler les axes elliptiques de cette orbite presque circulaire, en visant légèrement au-dessus ou au-dessous de votre épaule à l'"horizon" (axe mineur).

En plus de l'argument sur la rotation de la terre, c'est aussi possible parce que vous ne relâchez pas la balle de votre tête, vous la relâchez de votre main. Selon les règles des orbites à problèmes à 2 corps, l'orbite croisera toujours le point de libération. Ce point est devant vous. Donc, en théorie, on pourrait avoir une orbite elliptique qui se trouve à une altitude plus élevée au-dessus de votre tête avant de se croiser avec votre main.

Cela signifie que vous devez lancer la balle vers le bas, pas horizontalement ou vers le haut. Cela entraînera la descente de la balle lorsqu'elle aura terminé son orbite.C'est bien sûr un défi car la terre va gêner votre balle. Si ce n'était pas là, il serait facile d'atteindre votre objectif.

En tant que tel, je dirais que vous devez gravir le mont. Everest, et lancez la balle avec un léger angle vers le bas. Vous devez également relâcher la balle aussi haut que possible. Je ne pense pas que cela puisse être fait si vous relâchez à hauteur d'épaule, juste à cause de la géométrie. Pour que le chemin passe au-dessus de votre tête, puis atteigne la hauteur des épaules au point de libération, il faudrait un angle très raide. ce qui signifie que vous deviez le jeter davantage vers le bas - et vous êtes plus susceptible de croiser la terre.

Au-delà, c'est juste un jeu de géométrie. Vous avez besoin d'un pas suffisamment haut (près du niveau de la tête) pour que, lorsque vous regardez le périgée de l'orbite, il ne coupe pas le sol.

D'un autre côté, si nous commençons à vous demander comment vous parvenez à accélérer la balle aussi vite, nous pourrions parler d'un long bras robotique. Si c'est assez long, cela pourrait rendre la géométrie plus facile car il permet un angle moins profond tout en étant capable de passer au-dessus.

Bien sûr, la réponse facile est de lancer la balle maladroitement, en tenant votre main au-dessus de votre tête et en la relâchant là.


Ici+V2 Manuel d'utilisation

Le kit HERE+/HERE+ V2 RTK développé par HEX et Ardupilot Team est compatible avec Mission Planner, une station de contrôle au sol pour ArduPilot, ainsi qu'avec PX4 et QGroundControl. Le kit est le premier module de système de positionnement global différentiel (DGPS) pour les utilisateurs de contrôleurs de vol open source.

La technologie RTK fournit des estimations de position beaucoup plus précises que les systèmes GNSS classiques. Sa précision idéale peut atteindre des centimètres, ce qui améliore considérablement la précision du vol.

Étant le premier système de positionnement RTK développé pour la communauté open source, HERE+ est facile à utiliser. Le kit GPS Here+ est livré avec une base et un rover. La base peut fonctionner avec Mission Planner avec une configuration minimale requise. La communication de données entre le mobile et les modules de base se fait via une paire de modules de télémétrie (non fournis dans le package Here+ standard).

HERE+/HERE+ V2 dispose d'un ensemble complet de système de navigation inertielle (gyroscope, accéléromètre, boussole et baromètre) et de données GNSS pour acquérir une navigation plus précise. Dans les micrologiciels Ardupilot et PX4, les données de positionnement RTK sont fusionnées avec l'algorithme de filtre de Kalman étendu (EKF) intégré pour un résultat de positionnement optimisé.

De nombreuses applications d'UAV ont besoin d'une meilleure précision que ce que le GNSS ordinaire peut fournir. Par exemple : arpentage et cartographie de l'agriculture par UAV mesurant le décollage et l'atterrissage de haute précision, l'essaimage d'UAV, etc.

GPS différentiel RTK compatible avec les contrôleurs de vol open source The Cube (anciennement connu sous le nom de Pixhawk) 、ixhawkAPM.

-Prise en charge d'une base à plusieurs rovers -Solution DGPS RTK en temps réel légère et économe en énergie -Positionnement et navigation au niveau des centimètres

Grâce à la technologie cinématique en temps réel, HERE+ fournit des coordonnées 3D en temps réel du point d'observation. Transmission de la mesure de phase de porteuse de la base au mobile pour correction. En comparant respectivement la phase porteuse du GPS et de la base, le module calcule la différence de phase pour obtenir un positionnement au niveau des centimètres en temps réel.

ici+ Câble de connexion RTK Rover

here+ RTK Base Base Câble USB

ici+ Câble de connexion RTK Rover (série + I2C)

ici+ Câble de connexion RTK Rover (CAN)

Convertisseur UART-USB pour la mise à niveau de Rover

here+ RTK Base Base Câble USB

Pour les conditions de fonctionnement du RTK, il existe des exigences particulières qui sont plus exigeantes que le GPS ordinaire.

Le meilleur environnement nécessite que la base et l'antenne du rover aient une vue dégagée du ciel à 30 degrés au-dessus de l'horizon. L'antenne RTK peut être élevée, mais assurez-vous qu'il n'y a pas d'obstacles autour, tels que des bâtiments, des arbres, des voitures, etc.

Exemple de mauvais environnement : à l'intérieur, en zone urbaine, en forêt, près du sol.

Exemple de bon environnement : Grands espaces, sommet des montagnes, toit des bâtiments.

Ne placez pas l'antenne à proximité d'appareils électroniques, car les appareils électroniques à haute puissance à proximité peuvent affecter le bruit de fréquence radio du signal GPS. Les exemples sont les stations de base de téléphonie mobile, les transformateurs haute tension, etc.

ICI+ V1 : USB, UART (connecteur JST-GH, ICI+ V2 : UART (connecteur JST-GH)

GPS L1 C/A,GLONASS L10F, BeiDou B11

Hauteur 5000m,Vitesse 500m/s

Précision de la position horizontale

Antenne active et passive

Activer/désactiver la sortie des moteurs et des servos Appuyez longuement sur l'interrupteur de sécurité pendant 3 secondes jusqu'à ce que la LED devienne fixe. Les moteurs et les servos peuvent alors être allumés.

Signification des LED: Clignotement continu - Initialisation du système Clignotement intermittent - Système prêt. Appuyez pour activer la sortie du moteur

Activer/Désactiver l'interrupteur de sécurité: Connectez le contrôleur de vol à Mission Planner et accédez à la "Liste complète des paramètres" sous "Configuration

Rouge et bleu clignotant :Initialisation des capteurs. Immobilisez le véhicule et mettez-le à niveau pendant qu'il initialise les capteurs. Bleu clignotant Désarmé, pas de verrouillage GPS. Les modes de vol auto-mission, flânerie et retour au décollage nécessitent un verrouillage GPS Bleu uni Armé sans verrouillage GPS Vert clignotant :Désarmé (prêt à armer), verrouillage GPS acquis. Double tonalité rapide lors du désarmement de l'état armé. Vert clignotant rapidement : Identique à ci-dessus mais le GPS utilise SBAS (donc devrait avoir une meilleure estimation de position) Vert fixe : avec une seule tonalité longue au moment de l'armement : Armé, verrouillage GPS acquis. Prêt à voler! Jaune clignotant double : Échec des vérifications de pré-armement (le système refuse de s'armer) Jaune clignotant simple : Sécurité radio activée

Jaune clignotant - avec bip rapide : Sécurité intégrée de la batterie activée Jaune et bleu clignotants avec séquence de tons haut-haut-haut-bas (dah-dah-dah-doh) : glitch GPS ou sécurité intégrée GPS activée Rouge et jaune clignotant Défaillance EKF ou Inertial Nav Clignotant violet et jaune : Problème de baromètre Rouge fixe : Erreur (généralement due à la carte SD, rebranchez ou placez la carte SD pour résoudre), MTD ou IMU, vous pouvez vérifier la carte SD et consulter BOOT.txt pour l'analyse du message de démarrage Rouge fixe avec séquence de tonalités SOS :Carte SD manquante ou carte SD de mauvais format Pas de lumière à la mise sous tension : Pas de firmware (firmware perdu) carte SD manquante ou format incorrect (ac3.4 ou version supérieure)

Vérifiez la version actuelle du micrologiciel avant la mise à jour Vérifiez la version actuelle du micrologiciel de la base/du mobile

La version du firmware par défaut des modules HERE + est le firmware ublox-1.10. La nouvelle version du firmware 1.30 inclut une nouvelle fonctionnalité de fusion d'autres systèmes satellites (Glonass / Beidou) avec le GPS pour les opérations RTK, augmentant efficacement la précision de positionnement RTK. Par conséquent, il est recommandé à tous les utilisateurs de mettre à niveau le firmware 1.30 avant d'utiliser HERE+. Lors de la préparation de ce guide, la version ublox-1.40 du firmware a également été publiée. Le firmware de la version 1.40 a introduit une nouvelle fonctionnalité appelée station de base mobile, c'est-à-dire que la station de base n'a pas besoin d'être fixée dans un emplacement. Par exemple, une station de base peut être placée sur un véhicule ou un bateau en mouvement. La mise à niveau vers la version Ublox-1.40 est similaire à la mise à niveau vers la version 1.30. Pour les utilisateurs qui n'ont pas besoin d'utiliser la fonctionnalité de référence mobile, la mise à niveau vers la version 1.30 est suffisante.

La mise à niveau du micrologiciel nécessite l'utilisation du logiciel Windows U-center d'Ublox. Pour télécharger U-center, veuillez vous rendre sur le site officiel ​

Suivez ensuite les instructions pour installer le logiciel U-cent. Au cours du processus d'installation, vous serez invité à installer le pilote de périphérique, veuillez vous assurer que seul le pilote standard pour Windows est coché, comme indiqué ci-dessous. (lors des mises à jour les plus récentes, il n'y aura qu'un seul pilote sélectionnable)

Vous devrez également télécharger le firmware ici Cliquez sur le choix : u-blox M8 Flash Firmware 3.01 HPG 1.30

UNIQUEMENT pour les produits GNSS de haute précision.

Lors de la mise à niveau du base module de station, utilisez le câble USB pour connecter le module de station de base à l'interface USB de l'ordinateur, comme indiqué sur la photo suivante :

Lors de la mise à niveau d'un Ici+ rover V1 module (pour Ici+ V2 mise à niveau, veuillez vous référer à la section suivante), utilisez un tournevis hexagonal pour ouvrir le boîtier. Le module rover dispose d'un connecteur d'interface USB identique au module de base, vous pouvez utiliser le câble USB du module de base pour connecter le rover à l'ordinateur. De plus, pendant le processus de mise à niveau du micrologiciel, le module du rover doit être alimenté en se connectant au contrôleur de vol, comme indiqué sur la photo suivante :

Ouvrez le logiciel U-center, cliquez sur le bouton de connexion (comme indiqué dans le cercle rouge), sélectionnez le port com qui correspond à votre module base/rover. N'oubliez pas que le port ne doit pas être connecté à un autre logiciel, sinon le port sera occupé et indisponible.

Cliquez sur "tools →U-blox 5 – 8 Flash Firmware Update et cliquez sur les paramètres comme indiqué ci-dessous : Dans les versions supérieures, "u-blox 5 – 8 Flash Firmware Update" a été modifié en "legacy firmware update", veuillez utiliser la version du logiciel.

Dans l'image du micrologiciel, décompressez et sélectionnez le micrologiciel 1.30 téléchargé.

Pour le module de base, choisissez le firmware avec le titre : UBX_M8_301_HPG_130_REFERENCE_NEOM8P2.59a07babb501ba6a89ff87cac2f 2765f.bin

Pour le module rover, choisissez le firmware : UBX_M8_301_HPG_130_ROVER_NEOM8P0.3ee86a9e4775e3335e742b53527fa5 d0.bin

Dans le fichier Flash Information Structure (FIS), sélectionnez Flash.xml,qui se trouve dans l'adresse d'installation du logiciel Ucentre (U-center_v8.25→flash.xml).

Cliquez sur "OK" et attendez la fin du téléchargement du firmware. Pour Here+ V1, le téléchargement ne prend généralement qu'une minute ou moins. Here+ V2 prendra plus de temps. Si le téléchargement est réussi, l'interface de mise à niveau s'affiche en vert si la mise à niveau est abandonnée, l'interface s'affiche en rouge. Si le processus est interrompu ou s'il ne répond pas pendant une longue période, les modules devront être redémarrés et le téléchargement devra être refait.

Lorsque la base/le mobile est déjà connecté à U-center, cliquez sur Afficher, accédez à "Afficher→Affichage des messages→ UBX → MON → VER". Vous verrez l'interface ci-dessous :

Comme le montre la figure, la version actuelle du firmware est FWVER = HPG 1.30 REF, indiquant que la version actuelle du firmware est 1.30 pour le module de base.


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Navigation et orientation aviaire

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Les oiseaux sont souvent confrontés à la nécessité de retourner à un endroit particulier, comme un site de nidification ou de repos, une source de nourriture ou d'eau, ou, pour les espèces migratrices, un territoire de reproduction ou une aire d'hivernage. Un tel mouvement dirigé est appelé navigation ou, plus précisément, véritable navigation et implique la capacité d'un oiseau à localiser sa position, que ce soit dans une zone familière ou inconnue, par rapport à l'endroit où il veut aller. L'orientation, quant à elle, est plus simplement la capacité de se déplacer dans une direction donnée de la boussole. La vraie navigation, telle que décrite pour la première fois par Kramer (1953, 1957), est un processus en deux étapes : (1) déterminer la bonne direction de déplacement, et (2) être capable d'identifier correctement cette direction. En d'autres termes, les oiseaux doivent déterminer la direction qui les mènera vers leur but, tout comme nous le ferions avec une carte, puis, comme nous pourrions le faire avec une boussole, localiser ou identifier cette direction (Figure 1). Parmi les oiseaux, la véritable navigation n'est généralement accomplie que par des oiseaux "expérimentés" - des oiseaux qui se sont familiarisés, à plus petite échelle, avec une zone locale ou, à une plus grande échelle, migratoire, ont réussi au moins une fois un voyage migratoire.


Figure 1. Le système de navigation en deux étapes proposé par Kramer (1953, 1957)
(De : Wiltschko et Wiltschko 2009).

Pour certaines espèces, les jeunes oiseaux naïfs semblent être capables uniquement de navigation vectorielle, ou la capacité de maintenir une orientation particulière pendant une durée ou une distance spécifiée (Figure 2 Bingman et Cheng 2005). Des différences entre les oiseaux adultes et juvéniles ont été révélées dans des expériences où ils sont capturés pendant la migration au même endroit, puis transportés à une certaine distance de la route de migration normale et relâchés. De telles expériences avec des étourneaux européens (Sturnus vulgaris Perdeck 1958), Sarcelle commune (Anas crecca Wolff 1970) et les moineaux à couronne blanche (Zonotrichia leucophrys Thorup et al. 2007) pendant la migration automnale ont tous démontré que les adultes compensent généralement le déplacement et volent dans la direction qui les mènera à leurs aires d'hivernage normales, tandis que les juvéniles continuent de voler dans la direction dans laquelle ils se déplaçaient avant le déplacement (figure 3). Ces résultats indiquent que, pour ces espèces, les premiers migrateurs atteignent leurs aires d'hivernage par un mécanisme inné qui influence la direction et la distance de déplacement ou, en d'autres termes, la navigation vectorielle.


Figure 2. Exemple de la différence entre la vraie navigation et la navigation vectorielle par un oiseau chanteur migrateur hypothétique en Europe
avec une route de migration automnale de la Norvège à l'Espagne (flèche pleine et fine). Dans cette expérience hypothétique, les migrants en route sont capturés
et déplacés (flèche en pointillés) de leur chemin migratoire traditionnel vers un site lointain et inconnu en Europe de l'Est, puis relâchés.
Une véritable navigation (la flèche pleine épaisse vers l'Espagne) nécessiterait la possibilité de déterminer l'emplacement &lsquonew&rsquo et d'ajuster le migrateur
route pour compenser le déplacement et se retrouver quand même sur le site d'hivernage en Espagne. Parce que la navigation vectorielle (le solide épais
flèche vers l'Italie) n'est que la capacité de continuer à se déplacer dans une direction particulière pendant une certaine distance ou un certain temps, il n'y aurait pas
compensant pour tenir compte de la localisation &lsquonew&rsquo. Ainsi, la migration se poursuivrait le long d'une certaine orientation et pour la même distance,
mais le migrant hypothétique finirait en Italie plutôt qu'en Espagne (De : Bingman et Cheng 2005).


Figure 3. Trente Bruants à couronne blanche (15 adultes et 15 juvéniles) ont été déplacés à 3700 km de Seattle,
Washington, États-Unis, à Princeton, New Jersey, États-Unis. La carte de gauche montre le déplacement et l'élevage
zone (vert), zone d'hivernage (cyan) et voie de migration normale (bleu). Le cercle à droite montre les directions avec
la moyenne et l'intervalle de confiance indiquaient où les adultes (bleu) et les juvéniles (rouge) volaient après avoir été relâchés dans le New Jersey.
Les adultes volaient en direction de leurs aires d'hivernage normales, tandis que les juvéniles continuaient dans leur
sens des migrations. (De : Thorup et al. 2007).

Les résultats d'autres études suggèrent que, chez certaines espèces, les juvéniles peuvent être en mesure de compenser le déplacement. En utilisant des oiseaux captifs, Åkesson et al. (2005) ont enregistré l'orientation des Bruants à couronne blanche migrateurs après un déplacement longitudinal sur des distances allant de 266 à 2 862 km à travers l'Extrême-Arctique de l'Amérique du Nord et ont constaté que les adultes et les juvéniles compensaient le déplacement et modifiaient leur orientation de manière à les ramener soit vers leurs aires d'hivernage normales, soit vers leur route de migration normale. Thorup et Raboslashl (2007) ont ré-analysé les résultats de plusieurs expériences de déplacement et ont constaté que, dans de nombreux cas, les adultes et les juvéniles présentaient des changements de direction après le déplacement.

Les études à ce jour indiquent donc que, parmi les espèces migratrices, les adultes et, dans certains cas, les juvéniles sont capables d'une véritable navigation. Pour les juvéniles, cette capacité doit être innée. Pour les espèces où les adultes sont capables d'une véritable navigation et les juvéniles ne le sont pas, l'apprentissage a lieu lors du premier journal de migration et les oiseaux acquièrent les informations nécessaires à une véritable navigation. Qu'elle soit innée ou apprise, une véritable navigation nécessite la capacité de discerner un emplacement par rapport à la destination ou au but ultime (Thorup et Holland 2009). Pour un oiseau retournant à un endroit particulier dans une zone connue ou familière comme un nid dans un territoire de reproduction, des repères visuels reconnus lors de visites précédentes peuvent être utilisés pour déterminer son emplacement et la bonne direction de déplacement. Cependant, la navigation à partir d'une zone inconnue nécessite un autre mécanisme pour déterminer un emplacement.

La navigation par les humains est basée sur les systèmes de coordonnées latitude/longitude. La véritable navigation des oiseaux est probablement basée sur un système similaire à deux coordonnées, ou basé sur une grille, avec des indices variant le long des gradients qui permettent d'extrapoler des gradients familiers à des zones inconnues (Thorup et Holland 2009 Fig. 4). Ce que l'on ne sait pas avec certitude actuellement, c'est quels sont ces indices. Cependant, les indices considérés comme les plus susceptibles d'être importants dans la navigation des oiseaux sont les indices célestes, magnétiques et olfactifs. Chacun de ces mêmes indices peut également être utilisé pour l'orientation par les oiseaux et, avant d'examiner comment les oiseaux pourraient les utiliser pour la navigation (pour déterminer leur emplacement), une compréhension de leur fonctionnement est nécessaire.


Fig. 4. Avec une carte de gradient bi-coordonnée, les oiseaux apprennent les indices de navigation qui varient en force dans leur territoire ou leur domaine vital.
Les oiseaux supposent alors par extrapolation que ces indices continuent de varier de cette manière ailleurs. Pour les migrants de longue distance, ces indices
devrait varier de manière cohérente à l'échelle continentale ou mondiale. À titre d'exemple du fonctionnement de ce mécanisme, si un oiseau est localisé
en dehors de sa plage au point X (A5, B5), alors les indices détectés sont plus grands ou plus forts que ceux rencontrés précédemment (parce que les indices
augmentent en force comme indiqué par le sens des flèches A et B). Un oiseau sait alors qu'il est au nord et à l'ouest de son domaine vital
et doit voler vers le sud-est pour revenir (De : Thorup et Holland 2009).

Orientation sans boussole

Dans certains cas, les oiseaux orientent leur vol par rapport à des points de repère ou à des caractéristiques topographiques. Par exemple, pendant la migration, les migrants peuvent orienter leur vol en utilisant les côtes, les crêtes montagneuses ou les rivières. En Europe, de nombreux oiseaux migrateurs vers le sud qui rencontrent les Alpes tournent vers le sud-ouest et volent parallèlement aux montagnes, avec moins de passages à travers les cols entre les montagnes (Liechti et al. 1996, Bruderer et Liechti 1999). Un comportement similaire a été signalé pour les oiseaux migrant le long des montagnes des Appalaches septentrionales (Williams et al. 2001). Certains migrateurs nocturnes dans l'est de l'État de New York semblent voyager le long de routes parallèles à la rivière Hudson (Bingman et al. 1982), et les rapaces migrateurs diurnes sont bien connus pour migrer le long de caractéristiques topographiques importantes telles que les côtes et les crêtes montagneuses (Figure 5 Bildstein 2006) .


Figure 5. Chaînes de montagnes et crêtes qui génèrent des courants ascendants utilisés par les rapaces migrateurs. (1) Montagnes des Appalaches,
(2) Montagnes Rocheuses, (3) Sierra Madre Oriental, (4) Montagnes Talamanca, (5) Andes, (6) Alpes, (7) Tien Shan et Hindu Kush,
(8) sud de l'Himalaya et (9) crêtes le long de la vallée du Grand Rift (tiré de : Bildstein 2006).

Orientation de la boussole - boussole étoile

Dans une série d'expériences classiques, Emlen (1967a, b, 1969, 1970) a montré que les Bruants Indigo (Passerina cyanea) utilisent les étoiles pour l'orientation pendant la migration.En manipulant l'emplacement et les mouvements des étoiles et des constellations dans un planétarium, Emlen (1967b) a découvert que les bruants tiraient des informations directionnelles du motif des constellations les unes par rapport aux autres et au pôle céleste. Plus précisément, les jeunes bruants ont appris l'emplacement de &lsquonorth&rsquo en observant la rotation des constellations autour du pôle céleste. Dans ces expériences de planétarium, Emlen (1966) a déterminé la direction dans laquelle les bruants tentaient de voler, ou leur orientation, en utilisant des entonnoirs avec des tampons encreurs au fond et recouverts de papier buvard (entonnoirs Emlen Fig. 6). Chaque fois qu'un bruant sautait vers le haut (et manifestait une agitation nocturne, ou zugunruhe, ils le faisaient fréquemment), de l'encre sur les pieds et le plumage était laissée sur le papier buvard, laissant une trace de la direction dans laquelle le bruant tentait de se déplacer (Fig. 6 ).

L'orientation de la boussole a été démontrée chez plusieurs espèces d'oiseaux chanteurs migrant la nuit, y compris les goglus (Beason 1987), les bruants des prés (Able et Able 1996) et les parulines des jardins (sylvia borine Weindler et al. 1997). Comme indiqué pour la première fois par Emlen (1967a, b), les oiseaux qui utilisent des repères stellaires pour s'orienter ne le font pas de manière innée, mais doivent apprendre à utiliser ce « compas » en observant la rotation stellaire. Des expériences ont également révélé que les oiseaux ne dépendent pas d'étoiles spécifiques comme l'étoile du nord (Polaris), mais obtiennent des informations directionnelles à partir de la position des étoiles et des constellations les unes par rapport aux autres et par rapport au pôle céleste (Wiltschko et Wiltschko 2009). Cela signifie que les oiseaux chanteurs de l'hémisphère sud (où il n'y a pas d'étoile brillante directement ou presque directement au-dessus du pôle sud) sont également capables d'utiliser l'orientation de la boussole.

Bien qu'il semble probable que la plupart, sinon la totalité, des oiseaux chanteurs migrateurs nocturnes (Passériformes) soient capables de s'orienter à la boussole, on sait peu de choses sur l'utilisation possible des indices stellaires pour l'orientation par d'autres taxons d'oiseaux. Bien sûr, une capacité à s'orienter à l'aide d'indices stellaires n'est pas nécessaire pour les oiseaux qui migrent pendant la journée, comme les rapaces et la sauvagine. Cependant, certains oiseaux non chanteurs, tels que certains hiboux, migrent la nuit et des études examinant les indices utilisés pour l'orientation par ces espèces sont nécessaires. De plus, rien n'est actuellement connu sur la capacité possible des oiseaux qui sont normalement actifs la nuit, tels que les hiboux et les caprimulgides, à s'orienter à l'aide d'indices stellaires.


Fig. 6. En haut, un entonnoir &lsquoEmlen.&rsquo Les oiseaux pouvaient voir le planétarium &lsquosky&rsquo à travers l'écran circulaire opaque.
En bas, un exemple d'un enregistrement &lsquofootprint&rsquo (à gauche) et un diagramme vectoriel résultant (à droite) pour quantifier les enregistrements d'empreinte (De : Emlen 1966).


Un bécasseau à queue pointue dans une cage d'orientation (c'est-à-dire un "entonnoir Emlen"). Le fond de la cage est tapissé de papier Tipp-ex,
avec l'oiseau laissant des rayures en essayant de s'envoler. Ces marques indiquent la direction dans laquelle l'oiseau essaie de voler.

Orientation de la boussole - boussole solaire

L'utilisation du soleil pour l'orientation des oiseaux a été démontrée pour la première fois par Kramer (1950). Il a utilisé un appareil de test où des miroirs modifiaient la position apparente du soleil et a découvert que les étourneaux européens modifiaient leur préférence directionnelle en conséquence. La boussole solaire aviaire est basée sur l'azimut du soleil (le point à l'horizon directement sous le soleil), l'altitude du soleil n'étant pas pertinente. Parce que le soleil se déplace dans le ciel pendant la journée, l'utilisation d'une boussole solaire nécessite une horloge interne car c'est l'azimut du soleil à une heure particulière de la journée qui fournit des informations directionnelles.

L'importance d'une horloge interne d'oiseau pour utiliser correctement la boussole solaire peut être démontrée en "décalant" l'horloge. Par exemple, Schmidt-Koenig (1958) a constaté que les roulements des pigeons biset qui avaient été maintenus pendant plusieurs jours dans une pièce où la photopériode "artificielle" était décalée de six heures vers l'avant ou vers l'arrière différaient de ceux des pigeons non décalés d'environ 90 degrés. Comment peut-on expliquer cela? A titre d'exemple, supposons que deux pigeons, l'un non décalé et l'autre décalé de six heures, soient lâchés à midi (12h00) par temps clair et tous deux tentent de retourner dans un pigeonnier situé à 10 km au sud. Lors de la libération, les deux pigeons voient le soleil, mais le pigeon &lsquoclock-shift&rsquo interprète à tort le &lsquonoon sun&rsquo comme le 18h00. (18h00) soleil. Ainsi, le pigeon non décalé sachant que le &lsquonoon sun&rsquo est situé au sud volera correctement vers le sud. Cependant, le pigeon décalé interprète à tort le &lsquonoon sun&rsquo comme le &lsquoevening sun&rsquo vers l'ouest et, ayant l'intention de voler vers le sud, vole vers l'est à la place.

Les oiseaux utilisant le soleil pour s'orienter doivent compenser le mouvement du soleil, une tâche rendue plus difficile par la variation de la vitesse de déplacement au cours de la journée. Par exemple, peu après le lever du soleil et avant le coucher du soleil, l'altitude du soleil change rapidement, mais l'azimut change lentement. A la mi-journée, en revanche, l'altitude change lentement, mais l'azimut change rapidement. De plus, le taux de variation de l'azimut du soleil varie avec la latitude et la saison. Malgré cette complexité apparente, les oiseaux qui utilisent le compas solaire semblent avoir une compréhension précise de la façon dont l'azimut du soleil change non seulement au cours d'une journée, mais avec la saison et la latitude (Wiltschko et al. 1998, Duff et al. 1998, Wiltschko et al. . 2000).

Les oiseaux doivent apprendre à utiliser la boussole solaire et les preuves actuelles indiquent que la zone du cerveau la plus importante dans ce processus est l'hippocampe gauche (Gagliardo et al. 2005). Peu de chercheurs ont examiné le processus par lequel les oiseaux apprennent à utiliser la boussole solaire. Des études sur de jeunes pigeons voyageurs indiquent qu'ils sont d'abord capables d'utiliser la boussole solaire vers l'âge de 12 semaines. Cependant, le moment spécifique de développement de la boussole solaire dépend de l'expérience de vol, l'apprentissage ayant lieu après qu'un pigeon est confronté à la nécessité de s'orienter lors de vols autour de son pigeonnier d'origine (Wiltschko et Wiltschko 1981).

Orientation de la boussole et lumière polarisée ndash

Les molécules de gaz et d'eau dans l'atmosphère diffusent la lumière du soleil dans toutes les directions, un effet qui est responsable du ciel bleu et d'un phénomène appelé polarisation atmosphérique. Lorsqu'un photon du soleil frappe une molécule de gaz, le champ électrique du photon induit une vibration et un re-rayonnement ultérieur de la lumière polarisée de la molécule (Figure 7). La diffusion de la lumière sur les atomes et les molécules dans l'atmosphère n'est pas polarisée si la lumière continue de voyager dans la même direction et est polarisée linéairement si elle est diffusée dans une direction perpendiculaire (verticale ou horizontale) à la façon dont elle se déplaçait. Ainsi, la lumière du soleil qui vient directement vers vous n'est pas polarisée. La lumière est plus polarisée dans les directions perpendiculaires aux rayons du soleil, donc à midi, la polarisation serait plus apparente le long de l'horizon. Cependant, au coucher du soleil, la lumière polarisée forme une image comme un grand nœud papillon - situé au-dessus au coucher du soleil - pointant vers le nord et le sud. Il est important de noter que les modèles de polarisation sont apparents même lorsque le ciel est nuageux (Figure 8).


Fig. 7. La lumière frappant les atomes et les molécules dans l'atmosphère n'est pas polarisée si elle continue de voyager dans le même sens.
direction et est polarisé s'il diffuse dans une direction perpendiculaire (soit verticalement, soit horizontalement)
(De : http://www.microscopyu.com/articles/polarized/polarizedlightintro.html).

Figure 8. Degré de polarisation mesuré par polarimétrie d'imagerie plein ciel sur l'ensemble du ciel clair (à gauche)
et tout un ciel nuageux (à droite) pendant la période de 13h00 (#1) à 19h00 (#7, coucher de soleil) à une latitude
de 33°52' N (près de Kriz, Tunisie). La position du soleil est indiquée par le point noir. Notez qu'à 13h00,
la polarisation est la plus apparente le long de l'horizon. Cependant, au coucher du soleil, la lumière polarisée forme une image comme un grand nœud papillon --
situé au-dessus au coucher du soleil -- pointant vers le nord et le sud (De : Pomozi et al. 2001).

De nombreux invertébrés et vertébrés peuvent percevoir la lumière polarisée et utiliser cette capacité dans des activités telles que la recherche de nourriture et l'orientation. Bien qu'il reste à déterminer combien d'espèces d'oiseaux peuvent détecter la lumière polarisée et, pour celles qui le peuvent, le mécanisme impliqué (Greenwood et al. 2003), les expériences indiquent que plusieurs espèces d'oiseaux migrateurs (mais apparemment pas toutes Wiltschko et al. 2008) sont apparemment capables de percevoir la lumière polarisée et de l'utiliser comme repère d'orientation. Plus précisément, les chercheurs ont fourni des preuves expérimentales que les Bruants des prés migrateurs (Passerculus sandwichensis Muheim et al. 2006), Swainson&rsquos (Catharus ustulatus) et à joues grises (C. minimus) grives (Cochran et al. 2004) et Bruants à gorge blanche (Zonotrichia albicollis Muheim et al. 2009) utilisent des signaux lumineux polarisés au lever ou au coucher du soleil pour calibrer leur boussole magnétique. Étant donné que la relation entre le nord magnétique et géographique change avec l'emplacement, les oiseaux doivent régulièrement calibrer les différents systèmes de boussole les uns par rapport aux autres pour éviter les erreurs de navigation (Muheim et al. 2006, 2007).

Corrélats neuronaux d'un sens magnétique -- Wu et Dickman (2012) ont montré que des neurones vestibulaires uniques du tronc cérébral codent la direction, l'intensité et la polarité d'un champ magnétique appliqué chez les pigeons compatibles avec un récepteur de particules ferrimagnétiques, par opposition à un mécanisme de cryptochrome à paire radiale. Ces résultats démontrent que les neurones MR (neurones du tronc cérébral vestibulaire) sont les plus sensibles dans une plage d'intensité naturellement produite par le champ magnétique terrestre, une condition nécessaire pour qu'un système de magnétoréception soit utile dans la dérivation d'informations géopositionnelles. Cependant, le champ magnétique terrestre varie avec le temps (par exemple, une diminution de 35% de la force au cours des 2000 dernières années), il semble donc probable que les systèmes de magnétoréception s'adaptent par l'évolution et/ou la plasticité du développement aux champs à évolution lente afin de maximiser perception sensorielle magnétique. Il est probable que les neurones MR reçoivent des informations magnétiques de la lagune de l'oreille interne, mais des signaux du bec et/ou de la rétine sont également possibles. Comme les neurones MR sont situés dans les noyaux vestibulaires, l'intégration multimodale des signaux d'accélération magnétique et linéaire pourrait fournir des informations géomagnétiques relatives à la constante fixe de gravité. Si tel est le cas, les constructions neuronales de magnétoréception resteraient stables dans un cadre de référence fixe dans l'espace, quelle que soit la position de la tête. Wu et Dickman suggèrent que les cellules MR codent un vecteur géomagnétique qui pourrait être utilisé par la population neuronale pour dériver informatiquement la position de l'oiseau et son cap directionnel. La composante d'élévation vectorielle géomagnétique pourrait fournir la latitude de l'oiseau, la composante azimutale vectorielle pourrait être utilisée comme une boussole magnétique pour fournir la direction du cap, et la magnitude vectorielle pourrait fournir des repères de position spatiale grâce à des variations locales d'intensité par rapport à un modèle interne appris de l'espace géomagnétique . La façon dont les informations des cellules MR sont utilisées pour l'orientation et la navigation reste à découvrir, mais ces résultats démontrent un substrat neuronal direct sous-jacent à un sens magnétique dans le cerveau aviaire.

Orientation de la boussole - repères magnétiques

L'hypothèse selon laquelle les oiseaux migrateurs pourraient utiliser le champ magnétique terrestre pour s'orienter a été proposée pour la première fois en 1859 (von Middendorff 1859), et des preuves expérimentales pour étayer cette hypothèse ont été fournies pour la première fois en 1968 dans une étude sur les merles d'Europe (Wiltschko 1968). Depuis, l'utilisation d'un compas magnétique a été démontrée chez plusieurs espèces de migrateurs (19 passereaux et un oiseau de rivage, Sanderling Wiltschko et Wiltschko 2009, Huttunen 2009) ainsi que deux espèces non migratrices (Zebra Finch, Taeniopygia guttata, Voss et al. 2007 Poulet domestique, Gallus gallus, Freire et al. 2005). Étant donné que les lignées menant aux gallinacés actuels (ordre des Galliformes) et aux oiseaux chanteurs (ordre des Passériformes) se sont probablement séparées dès le Crétacé (Cooper et Penny 1997), la boussole magnétique des oiseaux s'est probablement développée avant cette date et peut même s'être développée dans les ancêtres communs de tous les oiseaux modernes (Wiltschko et al. 2007).

Le champ magnétique terrestre, provoqué par le courant électrique généré par le noyau en fusion en rotation, est légèrement incliné par rapport à l'axe de rotation de sorte que les deux pôles (magnétique nord et sud) sont situés à plusieurs centaines de kilomètres des pôles géographiques. Les lignes de champ quittent la terre au pôle magnétique sud, s'incurvent (formant la magnétosphère), puis rentrent dans la terre et le pôle magnétique nord (figure 9). Près de l'équateur, les lignes de champ magnétique sont parallèles à la surface de la terre et l'inclinaison des lignes de champ devient progressivement plus raide en se déplaçant de l'équateur vers les pôles magnétiques où l'angle d'inclinaison est de 90 degrés.

Les boussoles que nous utilisons pointent simplement vers les pôles magnétiques (le pôle magnétique nord dans l'hémisphère nord et le pôle magnétique sud dans l'hémisphère sud), ou les points où le champ magnétique terrestre est vertical. En revanche, le compas magnétique aviaire est un compas d'inclinaison. C'est-à-dire que les oiseaux utilisent l'inclinaison des lignes de champ magnétique par rapport à la surface de la terre (Fig. 9). Une boussole d'inclinaison ne fait pas la distinction entre le nord et le sud, mais entre la direction des pôles, où les lignes de champ sont inclinées de plus en plus raides, et la direction de l'équateur, où l'inclinaison est de plus en plus faible. Pour les oiseaux, les pôles magnétiques nord et sud ne peuvent pas être distingués car leur "compas" ne fait qu'une distinction entre la direction d'un pôle et la direction de l'équateur. Les oiseaux qui traversent l'équateur doivent donc, d'une manière ou d'une autre, passer d'une stratégie de « déplacement vers l'équateur » à une stratégie de « déplacement vers le pôle ». L'expérience avec le champ magnétique horizontal trouvé à l'équateur magnétique semble déclencher ce changement (Beason 1992).


Fig. 9. Représentation du champ magnétique terrestre montrant comment les lignes de champ (représentées par des flèches)
croisent la surface de la terre et comment l'angle d'inclinaison varie avec la latitude.

La boussole à inclinaison aviaire diffère des boussoles humaines d'une autre manière importante et surprenante : elle dépend de la lumière. En d'autres termes, les oiseaux "voient" en fait des lignes de champ magnétique (d'une manière, bien sûr, que nous ne pouvons qu'imaginer). Les oiseaux voient des lignes de champ magnétique car les récepteurs sont situés dans la rétine de l'œil aviaire. Plus précisément, le sens magnétique peut être basé sur une protéine photoréceptrice de la lumière appelée cryptochrome trouvée dans la rétine de l'œil aviaire. Le cryptochrome semble être localisé principalement dans les cellules ganglionnaires (Fig. 10), mais se trouve également dans les photorécepteurs (cônes) et dans d'autres cellules de la couche interne de la rétine (Mouritsen et al. 2004). Bien que des questions subsistent concernant le mécanisme, une possibilité est qu'au crépuscule et la nuit, une faible lumière, principalement dans la gamme spectrale bleu-vert, excite les molécules de cryptochrome photorécepteur dans la rétine d'un oiseau. L'excitation lumineuse initie une réaction impliquant la formation d'une paire de radicaux (molécules avec un seul électron non apparié) et le transfert d'électrons au sein des molécules cryptochromes, et les champs magnétiques peuvent influencer cette voie en affectant le spin ou la rotation des électrons. En raison de la forme arrondie de la rétine, le champ magnétique affecte différemment les molécules de cryptochrome dans différentes parties de la rétine.


Fig. 10. Paruline des jardins (sylvia borine ci-dessus) et coupe transversale de la rétine d'une paruline des jardins montrant des cellules ganglionnaires
(en bas de l'image) où se trouvent les cryptochromes. Les tiges et les cônes seraient situés en haut de l'image
(De : Miller 2004, Mouritsen et al. 2004).

En conséquence, le champ magnétique est traduit en un schéma visuel transmis au cerveau par la rétine (Mouritsen et Ritz 2005). En supposant que cette réaction se produise mieux lorsque le champ magnétique est parallèle aux molécules de cryptochrome, un oiseau regardant dans des directions différentes par rapport au champ magnétique pourrait "voir" des motifs visuels qui ressemblent à ceux illustrés sur les figures 11 et 12, et en utilisant ces informations, être capable de déterminer sa direction de déplacement par rapport à un pôle magnétique (nord ou sud) et à l'équateur magnétique. En fait, les oiseaux migrateurs qui se fient à leur compas magnétique sont connus pour regarder dans plusieurs directions (scans de la tête), apparemment pour déterminer la direction appropriée, avant de commencer leur activité (Mouritsen et al. 2004).


Fig. 11. Vue à vol d'oiseau du champ géomagnétique tel qu'on le voit en regardant dans différentes directions. Dans cet exemple, le
le champ géomagnétique (flèche) a une inclinaison de 68 degrés (De : Ritz et al. 2000).


Figure 12. Une autre vue à vol d'oiseau du champ magnétique pour un oiseau changeant sa direction d'observation dans le sens des aiguilles d'une montre par incréments de 45° en magnétique
champs d'inclinaisons différentes. Pour une reconnaissance plus facile, les croix marquent la position du point le plus lumineux dans les modèles de modulation du signal. Pour
chaque inclinaison, les huit panneaux représentent un balayage complet à 360 degrés, montrant toutes les directions cardinales, de l'ouest (panneau de gauche) au sud-ouest (panneau de droite).
Les angles d'inclinaison sont positifs pour l'hémisphère nord avec le champ magnétique dirigé vers le bas. (une) + inclinaison 80°, par ex. dans le nord
Canada, (b) + inclinaison 66°, par ex. en Europe centrale, (c) + inclinaison 30°, par ex. dans le désert du Sahara, () 0° inclinaison, à l'équateur,
(e) &ndash66° inclinaison, par ex. dans le sud de l'Australie (De : Wang et al. 2006 http://iopscience.iop.org/1478-3975/3/3/007/fulltext).

Lorsque les oiseaux utilisent des repères magnétiques pour s'orienter, une zone du cerveau antérieur appelée grappe N devient active. En revanche, l'activité neuronale dans le cluster N n'augmente pas chez les oiseaux non migrateurs pendant la nuit, et l'activité cesse lorsque les yeux d'un oiseau sont couverts, indiquant qu'il existe une connexion neuronale directe entre la rétine et le cluster N. Cette connexion, plus le L'emplacement de l'amas N adjacent et faisant partie d'une zone visuelle du cerveau appelée Wulst visuel, indique que les oiseaux migrateurs utilisent leur système visuel pour « voir » le champ géomagnétique (Heyers et al. 2007). A l'appui de cette hypothèse, Zapka et al. (2009) ont montré que les merles d'Europe présentant des lésions de l'amas N n'étaient plus capables de s'orienter à l'aide de champs magnétiques, mais étaient toujours capables de s'orienter correctement à l'aide de leur boussole et de leur boussole solaire (Figure 13).


Figure 13. une, Robins d'Europe avec un amas N endommagé qui ont été testés dans un planétarium simulant le ciel étoilé local (STN, star north)
orienté dans le sens typique de la migration printanière nord-nord-est). b, Les oiseaux endommagés par l'amas N ne pouvaient pas s'orienter à l'aide de leur compas magnétique
(MPW, pôle magnétique). c, Les oiseaux endommagés par l'amas N pourraient également s'orienter au coucher du soleil à l'aide de leur boussole solaire (D'après : Zapka et al. 2009).

Vraie navigation

Les oiseaux peuvent être capables d'utiliser tout ou partie des mécanismes de boussole qui viennent d'être décrits, mais une boussole est utile pour atteindre un emplacement ou un objectif spécifique, comme un site de nidification, une cache de nourriture, une zone d'hivernage ou un territoire de reproduction, seulement si un oiseau sait aussi son emplacement actuel. Une fois qu'un oiseau a déterminé sa position spatiale actuelle par rapport à un objectif distant (généralement appelé information &lsquomap&rsquo), il peut alors choisir la direction de déplacement appropriée.

À l'exception des oiseaux transportés vers des endroits auparavant inconnus afin que les enquêteurs puissent étudier leurs capacités de navigation, les oiseaux peuvent acquérir des informations cartographiques sur leur environnement. Dans les zones avec lesquelles un oiseau est familier, comme un territoire de reproduction, les informations cartographiques peuvent être basées sur des repères visuels ainsi que sur des indices magnétiques, auditifs et olfactifs locaux. Plusieurs espèces d'oiseaux, y compris les pigeons voyageurs et les oiseaux qui stockent et récupèrent régulièrement de la nourriture dans les caches, sont connus pour utiliser des points de repère pour localiser des sites spécifiques précédemment visités. Parmi les espèces de stockage de nourriture telles que les geais, Clark&rsquos Nutcrackers (Nucifraga colombiana) et parids, des études expérimentales ont révélé que la mémoire des emplacements spatiaux des caches de nourriture est le principal moyen de localiser les caches (Kamil et Gould 2008). Les pigeons voyageurs utilisent d'autres indices pour identifier l'emplacement général de leur pigeonnier ou d'un autre objectif, mais la dernière étape du processus de retour semble impliquer la reconnaissance visuelle des points de repère (Gagliardo et al. 2007).

Les oiseaux pourraient également potentiellement naviguer à l'aide d'un processus appelé intégration de chemin (parfois appelé à l'estime). L'intégration de chemin est une stratégie de navigation, ou de ralliement, utilisée par de nombreux animaux, allant des arthropodes aux mammifères. Grâce à l'intégration du chemin, un animal est capable de retourner à un endroit spécifique après avoir parcouru n'importe quel point à une certaine distance de celui-ci, même si le chemin emprunté est sinueux, en utilisant les informations recueillies pendant le voyage pour déterminer un itinéraire de retour direct (en ligne droite). . En utilisant l'intégration de chemin, un animal détermine sa position et les positions d'autres objets dans l'environnement en intégrant la distance et les directions parcourues au cours d'un voyage. Les informations sur la distance et la direction peuvent potentiellement être obtenues à partir d'un certain nombre de sources, notamment des signaux proprioceptifs, des signaux vestibulaires ou somatosensoriels, et des signaux solaires et magnétiques. Chez les oiseaux, Wiltschko et Wiltschko (1998) ont suggéré que les jeunes pigeons utilisent l'intégration de chemin (ou, selon leur terminologie, l'inversion de route) lors de l'apprentissage initial de leur environnement (jusqu'à l'âge de trois mois environ). Cependant, Wallraff (2000 : F34) a conclu que l'hypothèse selon laquelle &ldquopigeons développent un mécanisme d'intégration de chemin très sophistiqué à utiliser en quelques semaines seulement, après quoi ils oublient qu'il manque à la fois de plausibilité et de support expérimental.&rdquo Au-delà des pigeons voyageurs, on sait peu de choses sur le utilisation de l'intégration de chemin par les oiseaux. Cependant, étant donné que la probabilité d'erreurs augmente avec l'augmentation de la distance (Able 2000), l'intégration des chemins, si elle est utilisée par les oiseaux, est probablement plus importante pour la navigation sur de courtes distances.

Les points de repère peuvent être utiles pour le retour à courte distance (retour à une zone ou un site familier), mais comment les oiseaux situés à de plus grandes distances d'une destination cible déterminent-ils où ils se trouvent ? La réponse courte est que nous ne savons pas. Comme indiqué précédemment, un système de navigation basé sur une grille semble le plus probable parce que les repères "basés sur les cartes" (ceux qu'un oiseau peut mémoriser et utiliser pour naviguer) sont trop locaux pour être utiles sur de longues distances (par exemple, les points de repère visuels). Des indices autres que les repères visuels, tels que les odeurs atmosphériques et les infrasons (sons à très basse fréquence générés par les vagues de l'océan et les vents de montagne), pourraient potentiellement être utilisés comme caractéristiques d'un système de navigation « basé sur des cartes ».

L'importance possible des signaux olfactifs dans la navigation des oiseaux n'a été examinée que chez deux espèces. Des études sur les pigeons voyageurs ont révélé que les signaux olfactifs peuvent être importants pour un retour réussi, les pigeons expérimentés ayant émis l'hypothèse d'utiliser une "carte olfactive" (basée sur la distribution spatiale des sources d'odeurs naturelles) pour déterminer leur position et naviguer (Wallraff 2004). Cependant, Jorge et al. (2009) ont rapporté des preuves que les signaux olfactifs ne fournissent pas aux pigeons voyageurs des signaux de navigation, mais, au contraire, la détection des odeurs de « maison » active simplement d'autres signaux utilisés pour la navigation. Hollande et al. (2009), en traitant certains individus avec du sulfate de zinc pour produire une anosmie, ont découvert que l'olfaction peut jouer un certain rôle dans la détermination de la direction de la migration des chats gris adultes (Dumetella carolinensis), mais comment les oiseaux-chats pourraient utiliser les informations olfactives par rapport à d'autres indices reste à déterminer. Compte tenu du peu d'espèces étudiées, des résultats contradictoires des études avec les espèces les plus étudiées (pigeons voyageurs), et de l'improbabilité de la navigation sur des distances au-delà de quelques centaines de kilomètres en utilisant des repères olfactifs aéroportés (Bingman et Cheng 2005), olfactif &lsquomaps&rsquo semble actuellement peu probable pour la plupart des oiseaux.

Une exception possible, cependant, peut être les oiseaux de mer à nez tubulaire (ordre Procellariiformes). Ces oiseaux de mer ont de gros bulbes olfactifs et un odorat bien développé. Des expériences ont révélé, par exemple, que les prions antarctiques (Pachyptila desolata) peuvent détecter le sulfure de diméthyle (DMS) à de très faibles concentrations (Nevitt et Bonadonna 2005). Dans l'environnement marin, le DMS est connu pour être associé à l'abondance de phytoplancton qui est à son tour associée à des caractéristiques océaniques prévisibles (Nevitt 2000 Figure 14). Bien que des preuves claires fassent défaut, des indices olfactifs, tels que le DMS, pourraient être utilisés pour générer des cartes olfactives qui pourraient être utilisées pour la navigation des oiseaux de mer à nez tubulaire.


Figure 14. Les émissions de sulfure de diméthyle augmentent au-dessus des eaux océaniques où le phytoplancton est abondant
(par exemple, au-dessus des upwellings qui apportent des nutriments dans la colonne d'eau) et sont activement broutés par le zooplancton.
De telles émissions sont souvent présentes de manière prévisible à certains endroits et ces endroits peuvent fournir des oiseaux de mer à nez tubulaire
avec des repères de navigation (De : Nevitt 2008).


Les infrasons sont des ondes sonores dont les fréquences sont inférieures à environ 15 à 20 Hz, le seuil inférieur de détection du son par l'homme. Les sons à haute fréquence ont tendance à être atténués par l'atmosphère, mais les infrasons peuvent parcourir plusieurs milliers de kilomètres. L'utilisation d'une « carte des infrasons » pour la navigation nécessiterait des sources persistantes d'infrasons que les oiseaux pourraient entendre. Des infrasons persistants sont générés par les vents de montagne et les vagues de l'océan (Hagstrum 2000), et les tests de laboratoire indiquent que certains oiseaux, y compris les pigeons (Kreithen et Quine 1979) et la pintade casquée (Numida meleagris Theurich et al. 1984), peut détecter les infrasons. Cependant, d'autres espèces d'oiseaux sont apparemment incapables de détecter les infrasons (Beason 2004) et, pour la grande majorité des espèces d'oiseaux, la capacité à détecter les infrasons n'a pas été testée. En plus des questions concernant le nombre d'espèces capables de détecter les ultrasons, Bingman et Cheng (2005) soulignent également que les principales sources présumées d'infrasons pour les oiseaux, les vents de montagne et les vagues océaniques, ne sont pas des sources ponctuelles. En d'autres termes, un oiseau capable d'entendre les infrasons et de migrer, par exemple, à travers le centre des États-Unis pourrait potentiellement entendre ces sons émis par les océans des côtes est, ouest et du golfe et de toute la longueur des montagnes Rocheuses et Appalaches. Chaînes. Il semble peu probable que les oiseaux puissent générer une &lsquoinfrason map&rsquo en utilisant des sons similaires émanant simultanément de sources aussi largement distribuées.

Les humains naviguent à l'aide d'un système à deux coordonnées. Déterminez votre latitude et longitude (facilement accomplies avec un appareil GPS) et vous savez exactement où vous vous trouvez. Sur la base de nos connaissances à ce jour, il semble probable que la navigation aviaire soit également basée sur un système bi-coordonné (mais il pourrait très bien s'agir de multi-coordonnées Thorup et Holland 2009). Si tel est le cas, les oiseaux navigateurs ont besoin d'un moyen de discerner deux coordonnées (correspondant probablement à notre latitude et longitude). Les oiseaux peuvent potentiellement déterminer leur emplacement le long d'une coordonnée (latitude) en utilisant deux indices magnétiques : l'inclinaison et, avec l'expérience, l'intensité (Gould 1998). L'inclinaison fournit des informations latitudinales car l'inclinaison du champ magnétique terrestre, comme indiqué précédemment, varie de manière prévisible avec la latitude (Figure 15), et de nombreux oiseaux peuvent voir cette inclinaison. Bien que présentant plus de variabilité que d'inclinaison, l'intensité du champ magnétique terrestre présente également, dans la plupart des régions, des gradients qui varient avec la latitude (Figure 16). Pour être utiles à la navigation, les oiseaux doivent être capables de « sentir » l'intensité du champ magnétique et de nombreux oiseaux sont connus pour avoir des récepteurs spéciaux qui leur permettent de le faire.


Figure 15. Carte isoclinique montrant la variation latitudinale de l'inclinaison (en degrés) du champ magnétique terrestre
(Source : http://geophysics.ou.edu/solid_earth/notes/mag_earth/earth.htm).


Figure 16 . La carte isodynamique doit totaliser l'intensité ou la force du champ magnétique terrestre, avec des valeurs plus élevées indiquant une plus grande intensité
(Source : http://geophysics.ou.edu/solid_earth/notes/mag_earth/earth.htm).

Des récepteurs qui « détectent » les champs magnétiques ont été signalés chez plusieurs espèces d'oiseaux, notamment les pigeons voyageurs, les rouges-gorges d'Europe, les poulets domestiques et les yeux argentés. Ces espèces, et presque certainement beaucoup d'autres, ont des particules magnétiques d'oxyde de fer dans la tête (et, en particulier, dans certains neurones), principalement dans le bec supérieur. Les enregistrements électrophysiologiques des nerfs associés (Semm et Beason 1990) et les résultats de plusieurs études comportementales (p. ex. Mora et al. 2004, Stapput et al. 2008) indiquent que ces récepteurs à base de fer fournissent aux oiseaux des informations sur l'intensité et la direction du champ magnétique. .

Les particules d'oxyde de fer dans le bec des oiseaux se présentent sous différentes formes (Figure 17). De minuscules structures aplaties appelées plaquettes (constituées d'un minéral ferromagnétique appelé maghémite) forment des chaînes droites qui sont alignées le long des dendrites d'un neurone. La chaîne de plaquettes de maghémite attire un amas de particules de magnétite qui sont connectées à la membrane des cellules nerveuses. Une chaîne de plaquettes de maghémite avec un amas de magnétite fonctionne comme une seule unité de magnétorécepteur, et il y a beaucoup de ces unités dans le bec qui réagissent aux changements du champ magnétique externe (Solov&rsquoyov et Greiner 2009).

Chaque dendrite ne détecte qu'une seule direction du champ magnétique (Fleissner et al. 2007), mais il existe plusieurs dendrites avec des alignements différents afin que les oiseaux puissent surveiller différentes directions du champ magnétique. Les changements dans la direction et la force du champ magnétique provoquent l'ouverture ou la fermeture des canaux ioniques associés aux magnétorécepteurs (figure 18), et les impulsions nerveuses qui en résultent fournissent aux oiseaux des informations sur le champ magnétique. En raison des alignements différents des dendrites, ces récepteurs semblent agir comme un magnétomètre à trois axes, permettant aux oiseaux de détecter à la fois la durée du champ magnétique et la force ou l'intensité du champ magnétique (Fleissner et al. 2007, Dennis et al. 2007 ).


Figure 17. Magnétorécepteurs dans le bec d'un pigeon voyageur. (A) Tête de pigeon montrant l'emplacement des nerfs dans le bec supérieur
jouer un rôle dans la magnétoréception. (B) Le bec supérieur vu de dessous montrant l'emplacement (les six taches blanches) des particules d'oxyde de fer.
(C) Schéma de l'extrémité d'un neurone (dendrite) contenant une vésicule non magnétique, plusieurs amas de cristaux de magnétite et des chaînes de
plaquettes ferrifères (De : Pósafi et Dunin-Borkowski 2009).

Figure 18. Capteurs magnétiques possibles à base de particules de magnétite. En haut, une chaîne de cristaux de magnétite est attachée par une protéine
brins aux canaux ioniques dans une membrane de cellule nerveuse. Les canaux ioniques s'ouvrent, provoquant des impulsions nerveuses, et se ferment en réponse à la
(indiqué par la flèche. B). Ci-dessous, des vésicules (cercles noirs) remplies de particules de magnétite sont attachées à une membrane par
brins de protéines et, en réponse au champ magnétique externe (flèche, B) les vésicules se rapprochent les unes des autres, déformant la membrane,
l'ouverture des canaux ioniques et le déclenchement d'une impulsion nerveuse (de: Pósfai et Dunin-Borkowski 2009).

Si leurs récepteurs magnétiques fournissent des informations sur l'inclinaison (le récepteur basé sur la lumière), la force et la direction des champs magnétiques, comment les oiseaux pourraient-ils utiliser ces informations pour générer des cartes de navigation basées sur une grille ? Une carte de navigation quadrillée exige que les oiseaux déterminent à la fois leur position latitudinale et longitudinale. La latitude peut être déterminée en utilisant l'inclinaison et, peut-être, la force du champ magnétique. À certains endroits, des lignes d'inclinaison égale et des lignes de force égale sont presque parallèles et orientées dans une direction est-ouest, permettant potentiellement aux oiseaux de déterminer la latitude en utilisant l'un (ou les deux) repère(s). Cependant, à d'autres endroits, les lignes de même inclinaison et les lignes de même force ne sont pas parallèles et les lignes de même force ne sont pas orientées dans le sens est-ouest. Dans de telles zones, les deux sources d'informations magnétiques pourraient fournir aux oiseaux des informations sur leur latitude et leur longitude ou, en d'autres termes, une carte magnétique bi-coordonnée.

Le nord-ouest de la Russie est une région où les lignes d'inclinaison magnétique égale et les lignes de force ou d'intensité magnétique égale varient en direction pour former un motif en forme de grille. Chernetsov et al. (2008) ont examiné les capacités de navigation des Parulines roseau d'Europe adultes (Acrocéphale scirpaceus) lors de la migration printanière en les déplaçant d'environ 1000 km vers l'est (Figure 19). Les parulines ont corrigé le déplacement en déplaçant leur orientation du nord-est sur le site de capture (ce qui les amènerait à leur aire de reproduction) au nord-ouest après le déplacement (figure ci-dessous). De tels résultats indiquent que les parulines étaient en quelque sorte capables de déterminer qu'un déplacement longitudinal s'était produit et étaient capables de s'orienter correctement dans la direction qui les conduirait à leurs zones de reproduction. Étant donné que des lignes d'inclinaison et de force égales forment un motif en forme de grille dans la zone d'étude, les parulines peuvent avoir utilisé ces indices pour déterminer avec précision leur position, puis s'orienter dans la direction qui les conduirait à leurs zones de reproduction.


Fig. 19. Isolines d'intensité magnétique (traits fins pleins) et d'inclinaison (traits pointillés) par rapport à la capture (Rybachy, région de Kaliningrad)
et les sites de déplacement (Zvenigorod, région de Moscou) et l'aire de reproduction de la Paruline roseau dans la région (en gris clair).
La flèche pleine indique la direction du déplacement. La flèche brisée sur le site de capture indique la direction migratoire moyenne, et la flèche brisée
des flèches sur les sites de déplacement montrent les hypothèses de travail des auteurs : (1) pas de compensation, (2) compensation vers les destinations de reproduction,
et (3) compensation vers le site de capture (De : Chernetsov et al. 2008).

Un certain nombre d'études ont révélé que les oiseaux ont une capacité innée à utiliser leur boussole d'inclinaison, aucune expérience n'est nécessaire. Cependant, l'utilisation de la variation de la force magnétique pour naviguer nécessite de l'expérience car les lignes de force magnétique égale varient dans leur orientation dans différentes zones et, par conséquent, les oiseaux doivent apprendre le modèle de variation dans les zones où elles se produisent. Une illustration possible de cela vient des résultats d'une étude sur le Bruant à couronne blanche (Thorup et al. 2007 voir Figure 3 ci-dessus). Les Bruants à couronne blanche adultes déplacés sur 3700 km de la côte ouest à la côte est des États-Unis ont pu déterminer leur "position longitudinale" et s'orienter correctement dans la direction qui les conduirait à leurs aires d'hivernage. Les juvéniles ont continué à s'orienter incorrectement comme s'ils étaient toujours sur la côte ouest. Une explication de ces résultats est que les moineaux adultes avaient acquis les informations magnétiques nécessaires lors de leurs précédents voyages migratoires, contrairement aux juvéniles.

Dans certaines régions, comme les États-Unis (figure 20), les lignes d'inclinaison magnétique et d'intensité de champ égales sont parallèles, ou presque, et ne forment pas un motif en forme de grille et, par conséquent, peuvent ne pas, en combinaison, être utile pour la navigation.


Figure 20. Isolines des éléments du champ magnétique en Amérique du Nord. ( A) Isocliniques (isolignes de
inclinaison du champ magnétique). Les isocliniques adjacentes représentent des différences d'inclinaison de 2°. ( B) Isodynamique
(isolignes de l'intensité totale du champ). Les isolignes adjacentes représentent des différences d'intensité de 1 000 nT (tiré de : Lohmann et al. 2008).

Comme alternative, les oiseaux peuvent utiliser une combinaison d'autres indices magnétiques pour la navigation, y compris l'inclinaison, l'intensité totale, les gradients d'intensité, l'intensité du champ horizontal, l'intensité du champ vertical, la déclinaison (différence entre le nord géographique et le nord magnétique Figure 21), ou, peut-être , même polarité (Solov&rsquoyov et Greiner 2009b). Par exemple, certains chercheurs ont noté que l'intensité magnétique présente des gradients (c'est-à-dire des « lignes » entre et à travers des zones d'intensité magnétique différente, voir la figure 22 ci-dessous) entre les pôles et l'équateur magnétique (Walker 1998), et peut fournir aux oiseaux quelque chose comme &lsquomagnétique&rsquo (Wiltschko et al. 2006).


Figure 21. (A) Diagramme du champ magnétique terrestre montrant comment l'angle d'inclinaison varie avec la latitude. A l'équateur magnétique
(la ligne courbe à travers la Terre), les lignes de champ sont parallèles à la surface de la Terre. Les lignes de champ deviennent progressivement plus raides à mesure que
on se dirige vers le nord vers le pôle magnétique, où les lignes de champ sont dirigées directement vers la Terre et l'angle d'inclinaison est
90°. (B) Les quatre éléments du champ géomagnétique terrestre. Le champ présent à chaque endroit sur Terre peut être décrit en termes de
une intensité de champ totale et un angle d'inclinaison. L'intensité totale a deux composantes vectorielles : l'intensité du champ horizontal et l'intensité verticale
l'intensité du champ (De : Lohmann et al. 2008). L'intensité du champ horizontal est maximale à l'équateur magnétique (où
l'intensité du champ est égale à l'intensité totale du champ) et est la plus faible aux pôles magnétiques (où l'intensité du champ horizontal est de zéro)
l'inverse est vrai pour l'intensité du champ vertical.

Peu de chercheurs ont examiné la possibilité que les oiseaux puissent utiliser ces gradients à des fins de navigation. Cependant, Dennis et al. (2007) ont relâché des pigeons voyageurs dans des zones situées à l'intérieur et autour d'une anomalie magnétique naturelle (où le champ magnétique terrestre est déformé dans l'espace et causé par des différences d'aimantation des roches de la croûte terrestre).À l'aide de trajectoires de vol enregistrées par des dispositifs de suivi GPS, ils ont découvert que de nombreux pigeons relâchés dans des sites inconnus volaient initialement, parfois sur plusieurs kilomètres, dans des directions parallèles ou perpendiculaires au relèvement du champ d'intensité local (Figure 22). Les pigeons ont présenté ce comportement quel que soit le roulement de leur pigeonnier et beaucoup plus souvent que ce à quoi on pourrait s'attendre par hasard. Ces résultats prouvent que les pigeons sont capables de détecter les variations spatiales de la force du champ magnétique terrestre. En alignant leurs trajectoires de vol parallèlement ou perpendiculairement aux lignes d'intensité du champ magnétique, les pigeons pourraient « échantillonner » la force et la variabilité du champ magnétique local, des informations potentiellement utiles pour la navigation (Dennis et al. 2007).

Wiltschko et al. (2009) ont également relâché des pigeons voyageurs à proximité d'une anomalie magnétique et ont découvert que le champ magnétique irrégulier dans la zone de l'anomalie causait de la confusion. Les pigeons ont pris plus de temps que la normale pour décider dans quelle direction s'orienter finalement (appelé intervalle de disparition dans la recherche sur les pigeons voyageurs). Étant donné que les autres indices d'orientation ne sont pas affectés par les anomalies magnétiques (c'est-à-dire la boussole d'inclinaison et la boussole solaire), ces résultats indiquent que les pigeons ont détecté et apparemment confondus par l'intensité magnétique anormale. Ceci, à son tour, indique que les pigeons voyageurs "enregistrent" normalement et utilisent des informations sur l'intensité magnétique et ses changements dans le cadre de leur processus de navigation. Cependant, contrairement à Dennis et al. (2007), Wiltschko et al. (2009) n'ont trouvé aucune preuve que les pigeons de leur étude suivaient des gradients d'intensité magnétique. Ainsi, bien qu'il existe des preuves qu'au moins certains oiseaux peuvent « détecter » l'intensité magnétique, des études supplémentaires sur les pigeons et d'autres espèces d'oiseaux sont nécessaires pour déterminer si et dans quelle mesure les oiseaux pourraient utiliser des gradients d'intensité magnétique pour la navigation.


Figure 22. Exemples d'orientation des trajectoires de vol des pigeons voyageurs par rapport aux isoplèthes d'intensité géomagnétique.
Les lignes et les points monochromes indiquent les trajectoires de vol et les positions de chaque pigeon. Les cercles jaunes indiquent l'emplacement de
sites de libération, et les lignes jaunes désignent la direction de la ligne droite vers le loft de la maison. Les fines lignes vertes sont des isoplèthes d'intensité magnétique
(intervalles de 10 nT). La couleur d'arrière-plan représente l'altitude relative (les zones de basse altitude sont bleues et les zones de haute altitude sont vertes). rouge
les barres d'échelle mesurent 500/8202 m. Les flèches indiquent les emplacements d'alignement d'oiseaux individuels : (a) Alignement à longue distance le long de lignes magnétiques similaires
intensité ( b,  c) Alignements parallèles et/ou perpendiculaires à deux autres sites de rejet ( d&ndash f). Vues détaillées d'exemples de
alignements perpendiculaires (De : Dennis et al. 2007).

Une étude où les Bruants à couronne blanche ont été déplacés longitudinalement sur des distances allant de 266 à 2869 kilomètres fournit quelques indices supplémentaires possibles sur la façon dont les signaux magnétiques pourraient être utilisés par les oiseaux (Åkesson et al. 2005). Des Bruants à couronne blanche, jeunes et adultes, ont été capturés dans leur aire de reproduction dans les Territoires du Nord-Ouest, au Canada, vers la fin de la saison de reproduction et peu de temps avant le début normal de leur migration automnale (15 juillet au 10 août). Un groupe de moineaux (15 adultes et 15 juvéniles) a été transporté (sur un brise-glace) vers des sites inconnus le long d'une route vers le nord-est jusqu'au pôle nord magnétique (79,0° N, 105,1° W) puis plus au sud-est (Figure 23). Un groupe témoin (5 adultes et 39 juvéniles) a été transporté sur une courte distance à l'ouest du site de capture. À l'aide d'entonnoirs Emlen (figure 6 ci-dessus), l'orientation directionnelle des deux groupes de moineaux a été déterminée, le groupe expérimental étant testé à neuf endroits différents (y compris leur site de reproduction 1 sur la figure 23B). Les moineaux du groupe témoin étaient généralement orientés vers le sud-est (figure 24), direction générale de leur aire d'hivernage présumée.

Les moineaux transportés vers l'est, cependant, ont changé leur orientation de leur direction migratoire normale à une direction ramenant à la zone de reproduction ou à leur route de migration typique, suggérant une compensation pour le déplacement d'ouest en est à l'aide d'indices géomagnétiques (peut-être en combinaison avec signaux solaires). Un indice possible utilisé par les moineaux est la déclinaison géomagnétique (l'angle formé par la différence entre le nord géographique et magnétique). Les moineaux à couronne blanche auraient pu utiliser les étoiles pour déterminer le nord géographique (c'est-à-dire le centre de rotation du ciel) et leur boussole d'inclinaison pour déterminer le nord magnétique. Déterminer l'angle exact de déclinaison aux hautes latitudes est probablement difficile en raison des lignes de champ géomagnétique abruptes, mais il serait plus facile de reconnaître une déclinaison positive par rapport à une déclinaison négative. Si tel était le cas, la zone proche du point de déclinaison zéro aurait pu être utilisée comme un repère longitudinal qui, une fois dépassé, aurait pu déclencher un changement d'orientation. Étant donné que cette étude est la seule à ce jour à même suggérer la possibilité que les oiseaux puissent utiliser la déclinaison magnétique comme repère de navigation, des études supplémentaires sur d'autres espèces sont nécessaires pour examiner plus avant l'importance possible de la déclinaison comme repère de navigation pour les oiseaux.

Figure 23. Sites où des expériences en cage d'orientation avec des Bruants à couronne blanche ont été menées en 1999 par
Åkesson et al. (2005). Des moineaux ont été capturés dans la zone de reproduction (site 1), et leur orientation a été enregistrée en cercle
cages sur les sites 1&ndash9. À un site (cercle vide), les oiseaux ont été transportés dans la toundra, mais aucune expérience n'a été réalisée car
de vitesses élevées. En 1999, le pôle Nord géomagnétique était localisé sur l'île Ellef Ringnes (site 5, flèche dans [A]). (A) La carte
montrant la déclinaison magnétique. Les isolignes jaunes indiquent une déclinaison positive (déviations à l'est du nord géographique) et les lignes rouges
valeurs négatives (déviations vers l'ouest), respectivement. (B) Carte montrant les isocliniques (inclinaison géomagnétique) sous forme de lignes rouges (brisées)
et l'isodynamique (intensité totale du champ, µT) sous forme de lignes bleues (remplies). L'étoile indique le site de capture (De : Åkesson et al. 2005)


Figure 24. Orientation des Bruants à couronne blanche déplacés. A-G, adultes H-N, juvéniles. Les oiseaux témoins et ceux testés à
un emplacement à l'ouest du lieu de capture sur les aires de reproduction généralement orienté vers l'est ou le sud-est dans la direction générale
de leur aire d'hivernage. Les moineaux transportés dans un brise-glace à l'est du site de capture avaient tendance à être orientés vers l'ouest ou le nord-ouest, un
direction qui les ramènerait à la zone de reproduction ou à leur route de migration typique (D'après : Åkesson et al. 2005).

Bien que les preuves empiriques manquent, comme exemple de la façon dont d'autres signaux magnétiques pourraient être utilisés pour la navigation des oiseaux, les lignes d'intensité égale et d'intensité de champ vertical égale forment un motif en forme de grille dans la plupart des zones, les deux gradients différant généralement d'environ 10 à 30 degrés (Gould 1998 Figure 25). De plus, d'autres &lsquoisomagnétiques&rsquo se croisent également, à des degrés divers selon l'emplacement, pour former des gradients (Figure 26). Bien que les récepteurs à base de magnétite des oiseaux semblent être suffisamment sensibles pour potentiellement utiliser de tels gradients à des fins de navigation, la possibilité que les oiseaux puissent utiliser de tels indices à des fins de navigation reste à déterminer.


Figure 25. Les forces de l'intensité du champ total et de l'intensité du champ vertical augmentent vers les pôles, mais les axes de la
les gradients divergent généralement de 10&ndash30°, comme indiqué ici pour le nord-est de l'Amérique du Nord. En théorie, toute grille bicoordonnée peut être
utilisé pour spécifier l'emplacement, bien que la résolution soit meilleure lorsque les axes divergent de 90°. Pour utiliser des gradients magnétiques, un animal
doivent mesurer à la fois le taux de changement et la direction du changement de chaque gradient dans une zone locale. Plus la zone de
expérience, plus il est probable que ces mesures seront représentatives du monde en général. (De : Gould 1998).


Figure 26. L'isomagnétisme pour (A) l'intensité du champ total, (B) l'intensité du champ horizontal, (C) l'intensité du champ vertical, (D) l'inclinaison et (E) la déclinaison dans une partie de l'hémisphère sud, y compris certaines parties de l'Amérique du Sud et Afrique du sud. Les oiseaux naviguant dans la zone pourraient potentiellement utiliser deux ou plusieurs de ces indices (en particulier ceux qui se coupent à un certain angle pour former des motifs en forme de grille) pour générer une carte de navigation magnétique (De : Åkesson et Alerstam 1998).

Navigation longue et courte portée

Les preuves disponibles indiquent clairement que de nombreux oiseaux, sinon la plupart, ont une variété de "compas" qui peuvent être utilisés pour l'orientation et, bien que la façon dont ils le font reste une question, ils sont également capables de déterminer leur emplacement. Ainsi, de nombreux oiseaux peuvent déterminer où ils se trouvent, puis sélectionner un parcours ou une direction qui les mènera à leur objectif. Lors de la sélection de cette direction, les oiseaux peuvent potentiellement choisir parmi une variété de mécanismes de boussole, y compris des repères célestes (par exemple, boussole stellaire, boussole solaire et lumière polarisée) et des repères magnétiques (par exemple, boussole inclinée). Lorsqu'ils se rapprochent d'un objectif, les oiseaux peuvent également potentiellement utiliser des repères, des indices olfactifs ou même des infrasons. Compte tenu de cet éventail d'indices potentiellement disponibles, comment les oiseaux utilisent-ils ou intègrent-ils les informations des différents indices pour trouver leur chemin ?

La disponibilité des différents mécanismes de boussole change avec l'heure de la journée (par exemple, les boussoles solaires et étoilées) et les conditions météorologiques. Lorsque plusieurs indices sont potentiellement disponibles, les oiseaux peuvent utiliser de préférence une seule boussole ou peuvent intégrer les informations provenant, par exemple, de la boussole inclinée et de la boussole céleste. Les oiseaux peuvent également utiliser un repère de boussole pour calibrer un autre repère. Un tel étalonnage peut être essentiel pour maintenir un cap précis car la disponibilité des repères change avec les conditions météorologiques, la saison, l'heure de la journée et la latitude, et les informations directionnelles entre les différents systèmes de boussole divergent parfois (par exemple, parce que la déclinaison magnétique, la différence entre le nord magnétique et géographique , varie selon l'emplacement). En conséquence, les oiseaux doivent calibrer les différentes boussoles par rapport à une référence commune avant et pendant la migration pour éviter les erreurs de navigation.

À titre d'exemple d'utilisation préférentielle des repères de boussole, des expériences de décalage d'horloge indiquent que les pigeons voyageurs utilisent le soleil comme leur boussole préférée, en utilisant des repères magnétiques lorsque le soleil n'est pas disponible (par exemple, les jours nuageux Walcott 2005). Expériences avec la migration nocturne à joues grises (Catharus minimus) et Swainson&rsquos (C. ustulatus) les grives ont révélé qu'elles dépendaient principalement des indices du coucher du soleil (l'emplacement du coucher du soleil ou de la lumière polarisée), en utilisant l'azimut du crépuscule solaire pour calibrer leur boussole magnétique (Cochran et al. 2004). Grives temporairement en cage exposées à un champ magnétique orienté vers l'est, mais permettant de voir le soleil couchant, ignorant apparemment le champ magnétique et toujours orientées vers le nord. Cependant, sur la base de cette expérience, ils ont appris que la direction &lsquonorth&rsquo (comme indiqué par le soleil couchant) était tournée de 90 degrés dans le sens inverse des aiguilles d'une montre par rapport au champ magnétique. Lorsqu'ils ont ensuite été relâchés après le coucher du soleil (et, hors de leurs cages, connaissant maintenant le champ magnétique normal) avec des émetteurs radio afin qu'ils puissent être suivis, ils ont volé vers l'ouest, supposant toujours à tort qu'ils devaient s'orienter à 90 degrés dans le sens inverse des aiguilles d'une montre à partir du champ magnétique vers dirigez-vous vers le nord (fig. 27). Heureusement, le lendemain soir, les grives radio-marquées ont utilisé les deux indices (le champ magnétique normal et l'observation du coucher du soleil), ont déterminé quelle direction était le nord et ont volé dans la direction nord qui les conduirait à leurs zones de reproduction (Figure 28). Il est intéressant de noter que certaines Grives à joues grises expérimentales, lorsqu'elles ont été relâchées et peut-être incertaines de leur cap approprié parce que les signaux magnétiques et ceux du coucher du soleil étaient en conflit, n'ont pas immédiatement repris leur migration (figure 28).

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Figure 27. Si l'azimut du crépuscule solaire est utilisé pour étalonner le compas magnétique quotidiennement, alors (A) les grives connaissant un champ magnétique normal et observant le coucher du soleil devraient s'orienter vers le nord, (B) les grives connaissant un champ magnétique tourné vers l'est et observer le coucher du soleil devrait déterminer qu'elles doivent s'orienter à 90 degrés dans le sens inverse des aiguilles d'une montre pour se diriger vers le nord, (C) les grives qui ont subi un champ magnétique tourné vers l'est et ont observé le coucher du soleil et déterminer qu'elles doivent s'orienter à 90 degrés dans le sens inverse des aiguilles d'une montre pour se diriger vers le nord devraient, si elles le champ magnétique normal sans possibilité de voir le coucher du soleil, s'orientent vers l'ouest parce qu'ils ont appris à s'orienter à 90 degrés dans le sens inverse des aiguilles d'une montre par rapport au champ magnétique, et (D) les nuits suivantes lorsqu'ils sont exposés à la fois au champ magnétique normal et au coucher du soleil, ils devraient revenir à leur direction normale de migration vers le nord (De : Cochran et al. 2004).


Figure 28. Traces de vol libre (UNE) Grives à joues grises et (B) Grives de Swainson. Les flèches indiquent la direction et la trajectoire au sol des vols. Les données sont représentées différemment dans (A) et (B) parce que pour la Grive à joues grises, les oiseaux expérimentaux et témoins sont des individus différents, alors que pour la Grive à dos nu, les mêmes individus expérimentaux ont été suivis pendant au moins deux migrations nocturnes successives (en raison de la grande propagation dans rubriques naturelles). Les flèches connectées montrent les vols du même individu au cours de nuits successives. Les vols migratoires naturels sont indiqués par les flèches noires les vols où les grives ont été exposées à des champs magnétiques tournés vers l'est avant le décollage (et n'ont pas été autorisés à voir le coucher du soleil) sont indiqués par des flèches rouges. Pour les Grives à dos noir, les vols d'oiseaux expérimentaux la deuxième nuit après le lâcher sont indiqués par des flèches jaunes. Pour les Grives à joues grises, les oiseaux exposés au champ magnétique &lsquoeast&rsquo qui ont été relâchés, n'ont pas migré la première nuit après le lâcher, mais l'ont fait 1 à 6 jours plus tard sont indiqués par des flèches blanches. Les lignes brisées indiquent que des oiseaux ont été perdus pendant le suivi sur le site où commencent les lignes brisées (D'après : Cochran et al. 2004).

Les grives à joues grises et à joues grises en migration ont utilisé un signal (coucher du soleil) pour calibrer un deuxième signal (nord magnétique) et un comportement similaire a été signalé par d'autres oiseaux. Par exemple, la migration des moineaux des prés (Passerculus sandwichensis) utilisent des signaux lumineux polarisés pour calibrer leur boussole magnétique (inclinée) (Muheim et al. 2006, 2007). D'autres études ont révélé que certaines espèces d'oiseaux semblent utiliser leur boussole magnétique pour calibrer les repères d'étoiles et de coucher de soleil (Sandberg et al. 2000). Plus généralement, Sandberg et al. (2000) ont suggéré que les oiseaux migrateurs peuvent dépendre principalement de leur boussole magnétique (inclinaison) lorsqu'ils sont confrontés à des vols longue distance sans escale sur des terrains inhospitaliers, tels que des déserts ou de grandes étendues d'eau. Les oiseaux migrateurs effectuant des vols plus courts au-dessus de zones plus hospitalières peuvent utiliser préférentiellement des indices célestes calibrés à l'aide du champ magnétique. Les oiseaux peuvent présenter de telles différences car, contrairement aux indices célestes, la boussole d'inclinaison est toujours disponible, quelle que soit l'heure de la journée ou les conditions météorologiques. De toute évidence, lorsqu'il voyage dans de vastes zones inhospitalières, un oiseau perdant l'accès à sa boussole principale en raison de conditions météorologiques changeantes (par exemple, une couverture nuageuse accrue) et devient désorienté peut ne pas survivre.

En plus d'utiliser de préférence certains repères de boussole pour en calibrer d'autres, pour la navigation à longue distance, les oiseaux migrateurs peuvent utiliser différents repères de boussole à différents moments ou à différents endroits. Par exemple, Bingham et Cheng (2005) ont suggéré que, pour la navigation à longue distance, les oiseaux pourraient d'abord déterminer leur emplacement par rapport à leur "objectif" sur une carte mentale bi-coordonnée qui pourrait potentiellement être générée, comme décrit précédemment, à l'aide de repères magnétiques. (Illustration 29). L'orientation initiale vers cet objectif pourrait impliquer plusieurs mécanismes de boussole, y compris l'utilisation d'indices célestes (étoiles et soleil) et magnétiques (boussole d'inclinaison). Un oiseau se rapprochant de son objectif et entrant dans des zones plus familières peut se fier davantage à des indices régionaux ou locaux tels que les odeurs (Figure 29), les principaux points de repère (tels que les montagnes, les rivières, les côtes ou les lacs) ou même les infrasons. Lorsqu'il s'approche de l'emplacement de son objectif, un oiseau utilisera probablement des caractéristiques paysagères plus fines telles que la topographie générale, des motifs générés par des zones ou des parcelles de différents types d'habitat, des plans d'eau et, dans certaines zones, des caractéristiques artificielles telles que des routes. Enfin, les oiseaux utilisent probablement des caractéristiques ou des points de repère spécifiques dans leur zone « l'objectif », comme leur territoire de reproduction ou leur zone d'hivernage, pour déterminer qu'ils sont arrivés à la destination souhaitée.


Fig. 29. Un mécanisme de navigation globale basé sur l'utilisation de plusieurs indices à différentes résolutions scalaires (Bingman et Cheng 2005). À titre d'exemple, un migrant expérimenté commence sa migration printanière en Amérique du Sud et se dirige dans une direction approximative vers le site de reproduction en Ontario, au Canada, en exploitant une navigation bi-coordonnée à basse résolution basée sur une grille reposant sur les variations du champ magnétique terrestre ( La phase 1). Au fur et à mesure que le migrant s'approche de sa zone de reproduction, le contrôle de son comportement de navigation passe à une navigation à plus haute résolution, bi-coordonnée, basée sur une grille basée sur la variation des odeurs atmosphériques (Phase 2). En se rapprochant de son site de reproduction, le contrôle du comportement de navigation des migrants passe à nouveau à une navigation cartographique encore plus haute résolution basée sur des repères visuels familiers (Phase 3). Le parcours migratoire se termine lorsque l'oiseau se positionne sur son territoire de reproduction de l'année précédente (Phase 4). La résolution spatiale des différents mécanismes de navigation peut être interprétée à l'aide de l'encart en bas à gauche. La précision croissante des phases successives est indiquée par des distributions de probabilité plus étroites autour de la direction cible (objectif). Ainsi, les phases ultérieures sont plus susceptibles de rapprocher l'oiseau de son objectif que les phases antérieures. (De : Bingman et Cheng 2005).

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Agriculteurs d'Ars : Champs ronds - expliquez-moi cela s'il vous plaît

J'ai été assez perplexe les dernières fois où j'ai survolé les États-Unis. Lorsque vous regardez par la fenêtre, comme on veut le faire, vous remarquez que contrairement au Royaume-Uni, les champs des agriculteurs ne sont pas carrés, mais ronds. Les limites semblent être carrées, mais seul un cercle avec un rayon de la moitié de la longueur du champ semble avoir des choses qui poussent à l'intérieur.

Alors pourquoi les champs ronds - les agriculteurs sont-ils paresseux ? Est-ce parce qu'il y a une machine qui irrigue le champ et qu'elle pivote du centre ? Signalent-ils secrètement des extraterrestres afin de coordonner les mutilations de bétail ?

Je crois que, et labourer parallèlement au contour du sol pour empêcher l'érosion de la couche arable, sont les réponses à vos questions, bien que je ne sois pas agriculteur.

dans ma partie du pays, les champs sont des formes bizarres. ils peuvent avoir 6+ côtés et être plantés à un angle

tout dépend des conditions du sol/météo comment les champs sont plantés.

aux états-unis, l'agriculture a progressé rapidement. le royaume-uni est toujours coincé dans une mentalité carrée. nous avons des forêts à contourner qui sont originales de la région. la plantation se fait sous quelque forme que ce soit.

J'étais en zone agricole récemment, et les bordures étaient plantées en semi-sauvage. c'est pour garder les insectes dans la zone extérieure afin que la plupart de la récolte reste meilleure avec moins de pesticides.

quant au pivotement, je pense qu'un tracteur tirant une pièce de machine fait cela.

Ou se pourrait-il que vous regardiez une pêcherie?

Non, je ne cherchais pas une pêcherie ou une station d'épuration, à moins que ce soit la seule terre qui soit utilisée entre San Diego et Cincinatti. Tous les champs ont un cercle au milieu qui était vert, et les morceaux qui restaient étaient bruns, suggérant que l'agriculture ne se produisait qu'au milieu.

Edit - il n'y avait pas de forêts à portée de vue à 25 000 pieds (ou aussi haut que nous soyons).

En effet. Mon grand-père avait des bords arrondis sur ses champs, c/o rayon de braquage tracteur/ moissonneuse-batteuse/outil, ainsi qu'une sorte de couloir de service pour les camions, etc. De plus, il a utilisé les coins comme zones de transit pour ses remorques de coton, afin de pouvoir les échanger rapidement lorsqu'elles étaient pleines.

Il a toujours dit qu'en procédant de cette façon, au lieu de planter des cultures dans un motif carré plus petit, il ne rasait que ce dont il avait besoin. Certaines cultures rapportent environ 10 000 USD ou plus par acre, il est donc logique de planter autant que possible.

Beaucoup de fermes avec des cultures circulaires au Texas ont une longue barre qui s'étend du centre du champ jusqu'au bord de celui-ci. La barre est hissée sur un châssis de roue et est boulonnée à un système de pompe à eau au centre du champ. L'eau est pompée à travers la barre en continu et pulvérisée hors des robinets et des trous sur la barre. Le champ est immense, il faut donc environ une journée pour que la barre tourne sur toute la longueur du champ. Ces champs ont généralement tous à peu près la même taille pour garantir le bon fonctionnement du mécanisme d'irrigation et, par conséquent, l'ensemble du champ est arrosé uniformément chaque jour.

Certains de ces champs, que vous avez probablement vus du ciel, sont également divisés en trois ou six tranches selon leur taille. Sur les cercles en 3 parties, la barre ne fait que la longueur de sa tranche individuelle. Cela signifie qu'il y a trois barres sur chaque tranche et parfois une seule tranche à la fois est plantée. C'est ce qui fait qu'une partie du cercle est vert clair tandis que d'autres parties sont brunes.

Sur les champs carrés, en particulier les cultures de maïs, vous verrez le même type de barre, sauf qu'elle s'étend sur toute la longueur du champ et que les roues du système de châssis roulent à travers les haies de la culture. Cette méthode va simplement d'un côté du carré à l'autre en pulvérisant les cultures. C'est un système d'irrigation assez cool, bien que très simple dans sa fonction.

Je ne suis pas agriculteur, mais j'ai quelques amis et ma famille qui le sont.Lorsque j'ai remarqué le même phénomène en survolant le Texas, j'ai demandé des réponses à quelques agriculteurs.


15 réponses 15

Imaginez deux vaisseaux spatiaux en forme de beignet se rencontrant dans l'espace lointain. De plus, supposons que lorsqu'un passager du navire A regarde par la fenêtre, il voit le navire B tourner dans le sens des aiguilles d'une montre. Cela signifie que lorsqu'un passager de B regarde par la fenêtre, il voit également le navire A tourner dans le sens des aiguilles d'une montre (levez vos deux mains et essayez-le !).

De la cinématique pure, on ne peut pas dire "le navire A est vraiment en rotation, et le navire B est vraiment à l'arrêt", ni l'inverse. Les deux descriptions, l'une avec A en rotation et l'autre avec B, sont équivalentes. (On pourrait aussi dire qu'ils tournent tous les deux partiellement.) Tout ce que nous savons, d'un point de vue purement cinématique, c'est que les vaisseaux ont une certaine rotation relative.

Cependant, la physique n'est pas d'accord pour dire que la rotation des navires est purement relative. Les passagers des navires ressentiront une gravité artificielle. Peut-être que le navire A ressent beaucoup de gravité artificielle et que le navire B n'en ressent aucune. On peut alors dire avec certitude que le vaisseau A est celui qui tourne vraiment.

Le mouvement en physique n'est donc pas tout relatif. Il existe un ensemble de cadres de référence, appelés cadres inertiels, que l'univers choisit en quelque sorte comme étant spéciaux. Les navires qui n'ont pas de vitesse angulaire dans ces référentiels inertiels ne ressentent aucune gravité artificielle. Ces cadres sont tous liés les uns aux autres via le groupe Poincaré.

En relativité générale, l'image est un peu plus compliquée (et je laisserai les autres répondants discuter de GR, car je n'y connais pas grand-chose), mais l'idée de base est que nous avons une symétrie dans les lois physiques qui nous permet de passer aux cadres de référence se déplaçant à vitesse constante, mais pas aux référentiels qui accélèrent. Ce principe sous-tend l'existence de l'inertie, car si les cadres accélérés avaient la même physique que les cadres normaux, aucune force ne serait nécessaire pour accélérer les choses.

Pour la Terre tournant autour du soleil et vice versa, oui, il est possible de décrire la cinématique de la situation en disant que la Terre est immobile. Cependant, lorsque vous faites cela, vous ne travaillez plus dans un référentiel inertiel. Les lois de Newton ne tiennent pas dans un cadre avec la Terre stationnaire.

Cela a été démontré de façon spectaculaire pour la rotation de la Terre autour de son propre axe par le pendule de Foucalt, qui montrait une accélération inexplicable du pendule à moins que l'on ne prenne en compte les forces fictives induites par la rotation de la Terre.

De même, si nous pensions que la Terre était stationnaire et que le soleil tournait autour d'elle, nous serions incapables d'expliquer le mouvement du Soleil, car il est extrêmement massif, mais n'a aucune force sur lui assez grande pour le faire orbiter autour de la Terre. En même temps, le Soleil devrait exercer une force énorme sur la Terre, mais la Terre, étant stationnaire, ne bouge pas - une autre violation des lois de Newton.

Donc, la raison pour laquelle nous disons que la Terre tourne autour du soleil est que lorsque nous faisons cela, nous pouvons calculer son orbite en utilisant uniquement les lois de Newton.

En fait, dans un référentiel inertiel, le soleil se déplace légèrement à cause de l'attraction terrestre (et bien plus à cause de celle de Jupiter), donc nous ne disons pas vraiment que le soleil est stationnaire. On dit qu'elle bouge beaucoup moins que la Terre.

(Cette réponse reprend en grande partie celle de Lubos ci-dessus, mais j'avais presque terminé quand il a posté, et nos réponses sont suffisamment différentes pour se compléter, je pense.)

oui, vous pouvez décrire le mouvement à partir de n'importe quel référentiel, y compris le géocentrique, en supposant que vous ajoutez les forces "fictives" appropriées (centrifuge, Coriolis, etc.).

Mais la propriété particulière du référentiel associé au Soleil - plus précisément, au barycentre (centre de masse) du Système solaire, qui n'est qu'à un rayon solaire du centre du Soleil - est que ce système est inertiel. Cela signifie qu'il n'y a pas de forces centrifuges ou autres forces d'inertie. Les équations de la physique ont une forme particulièrement simple dans le repère associé au Soleil. $ M_1 d^2 / dt^2 vec x = G M_1 M_2 (vec r_1-vec r_2) / r^3 + dots $ Il n'y a que des forces gravitationnelles simples à distance quadratique qui entrent dans les équations de l'accélération . Pour d'autres cadres, par ex. le géocentrique, il y a beaucoup d'autres termes "artificiels" inertiels/centrifuges du côté droit qui peuvent être éliminés en allant au cadre solaire plus naturel. En ce sens, le cadre héliocentrique est plus vrai.

Cela allait être un commentaire sur la réponse de Luboš Motl, mais ce serait plus approprié comme réponse complète maintenant.

Sa réponse dit : Les lois de la physique peuvent être écrites plus simplement pour le centre de masse du système solaire (barycentre) que pour un point sur Terre (géocentrique).

Juste une chose! Il ne faut pas négliger les non-idéalités du barycentre lui-même, qui a une localisation dans la Voie lactée qui le biaise au moins gravitationnellement. En surface, cela coupe les cheveux en quatre, mais le plus important est que l'idéalité de tout référentiel est aussi relative, et aucun cadre "ultime" n'existe.

De même, choisir un point sur la peau d'un éléphant plutôt qu'un point géocentrique sacrifie l'universalité tout autant que choisir un point géocentrique plutôt que le barycentre. Pour une fuite cependant, la considération de la physique formulée à un point au-delà de la surface de l'éléphant peut être juste "académique". Semble familier?

Il peut y avoir confusion : il est faux de dire que la Terre est le centre de l'Univers, c'est-à-dire le point (unique) à partir duquel l'Univers doit être (fondamentalement) décrit (le fait que le Soleil tourne autour de la Terre n'en est qu'une conséquence) ce qui compte vraiment, c'est qu'il n'y a pas de centre de l'Univers : il n'y a pas de tel point la description de l'Univers à partir de n'importe quel point est équivalente à la description de l'Univers à partir de n'importe quel autre (alors vous êtes autorisé à décrire les mouvements soit de la Terre soit du Soleil).

Mathématiquement, en mécanique classique, l'Univers est dit affiner espace.

Oui, la proposition : « le soleil tourne autour de la terre » avait la terre immobile. Cela convenait à la théologie de l'époque qui était tout à fait anthropocentrique et c'est pourquoi elle l'a emporté sur d'autres théories venues de l'Antiquité, comme celle d'Aristarque qui avait une proposition héliocentrique.

La relativité du mouvement a été explorée, comme le décrit Lubos, lorsque les équations pouvaient être écrites, et on choisit l'héliocentrique pour sa beauté et sa simplicité. Les épicycles existent si l'on trace les solutions dans un système géocentrique, mais ils sont si encombrants et "laides" qu'un raccourci de la physique.

Le Soleil et la Terre se déplacent en cercles autour de leur barycentre, c'est-à-dire le centre de masse.

L'astuce est que puisque le Soleil est trop massif, le centre de masse est trop proche du Soleil, en fait sous la surface du Soleil, ce qui rend le mouvement du Soleil négligeable. Et nous disons que la Terre tourne autour du Soleil.

Le soleil, la lune, la terre (et ainsi de suite) se déplacent tous les uns autour des autres.

La raison pour laquelle nous disons que la terre se déplace autour du soleil est que les effets sont plus visibles à une échelle macro et plus faciles à prévoir avec une précision raisonnable. Oui, il est tout à fait correct de dire que tout mouvement est relatif, mais il devient beaucoup plus compliqué de l'expliquer si vous parlez à un profane.

Je dois en profiter pour répéter une belle histoire sur le philosophe Wittgenstein, racontée par son élève Elizabeth Anscombe :

[Wittgenstein] m'a un jour accueilli avec la question : « Pourquoi les gens disent-ils qu'il était naturel de penser que le soleil tournait autour de la terre plutôt que que la terre tournait sur son axe ? J'ai répondu: "Je suppose, parce qu'il semblait que le soleil faisait le tour de la terre." « Eh bien », a-t-il demandé, « à quoi aurait-il ressemblé si la terre avait tourné sur son axe ? »

Mais qu'en est-il de la physique ? En termes de théories physiques réelles, le soleil fait-il vraiment le tour de la terre, ou semble-t-il seulement le faire parce que nous le voyons à partir du cadre de référence en rotation de la terre ?

Un cadre tournant se distingue d'un cadre non tournant, sans référence à quoi que ce soit d'extérieur. Cela est vrai à la fois en mécanique newtonienne et en relativité restreinte et générale. Il existe différentes manières de savoir si vous êtes dans un cadre rotatif, notamment un pendule de Foucault, un gyroscope mécanique ou un gyroscope à laser annulaire du type utilisé dans les jets commerciaux. Le pendule de Foucault comme preuve de la rotation de la Terre remonte à environ 1850. (Bien avant cela, l'héliocentrisme était devenu accepté parmi les physiciens pour des raisons moins définitives, comme le fait que les lois de Kepler ont une forme simple dans un cadre héliocentrique.) Comme exemple relativiste, l'analyse du fameux test Hafele-Keating de relativité générale a nécessité l'introduction de trois effets : la dilatation cinématique du temps, la dilatation gravitationnelle du temps et l'effet Sagnac, qui est sensible à la rotation de la terre.

Il existe d'autres théories dans lesquelles vous ne pouvez pas détecter la rotation d'un cadre, sauf par rapport à une matière distante, par exemple la gravité de Brans-Dicke. L'article original sur la gravité B-D est disponible en ligne http://loyno.edu/

brans/ST-history/ et est très lisible même si vous n'êtes pas un spécialiste. Les résultats positifs des techniques énumérées ci-dessus seraient alors interprétés non comme une preuve de rotation absolue mais comme une preuve de rotation par rapport à des galaxies lointaines. Mais la gravité B-D n'est plus viable sur la base des tests du système solaire datant des années 1970. Donc, si vous voulez, vous pouvez dire que Galilée n'a finalement eu raison que dans les années 1970.

Une réponse très tardive, qui, je l'espère, s'ajoute aux excellentes réponses de Mark et Luboš.

Du point de vue de la mécanique newtonienne, il n'y a rien de mal en soi en utilisant un point de vue géocentrique. Un tel point de vue nécessite l'ajout de forces et de couples fictifs qui seraient autrement absents dans une perspective inertielle, mais si cela a du sens, ce n'est pas grave. Cela dit, il y a un monde de différence entre choisir d'utiliser une perspective géocentrique lorsque cela a du sens, comme prédire la météo, par rapport à un mandat désormais non scientifique selon lequel il faut toujours utiliser une perspective géocentrique. Il y a une belle explication de ces forces et couples fictifs qui résultent du choix d'utiliser une perspective géocentrique : c'est une fiction qui résulte de ce choix de perspective. Ce mandat rendrait plutôt, d'une manière ou d'une autre, toutes ces forces et couples fictifs réels. Qu'est-ce qui fait que ces forces se produisent, et pourquoi dans le monde disparaissent-elles lorsque nous choisissons de regarder les choses sous un angle différent ?

Même si une perspective géocentrique est conceptuellement valable d'un point de vue newtonien, le concept de parcimonie (alias simplicité, alias le rasoir d'Occam) dit que nous devons rejeter l'idée de revenir à un point de vue géocentrique mandaté (et ainsi renoncer à un demi-millénaire de progrès scientifique ). La parcimonie a joué un rôle très important dans la science depuis l'époque de Galilée. Les scientifiques préfèrent de loin les explications simples aux explications complexes. Utiliser une perspective géocentrique pour décrire le mouvement d'une exoune autour d'une exoplanète est une proposition ridicule.

Du point de vue de la relativité générale, il y a quelque chose qui ne va pas en soi en utilisant un point de vue géocentrique pour décrire l'univers entier. Alors que les systèmes de coordonnées sont globaux en mécanique newtonienne, ils sont locaux en relativité générale. Les systèmes de coordonnées sont des cartes locales sur l'espace-temps riemannien en relativité générale. Ils n'ont pas d'étendue universelle. Une perspective géocentrique obligatoire n'a pas de sens en termes de relativité générale.

Il y a preuves expérimentales du mouvement absolu de la Terre autour du Soleil. Il existe une anisotropie dipolaire dans les mesures fines de la température de rayonnement de fond qui est connue à partir de l'analyse des mesures du satellite COBE, au début des années 90. Voir par exemple cet article.

Afin d'apporter les corrections adéquates, de sorte que le rayonnement de fond cosmique « semble » isotrope, la vitesse absolue du groupe local par rapport au rayonnement de fond cosmique doit être prise en compte, mais cette correction dépend du mois de l'année, car un petit une partie de la correction provient de la vitesse orbitale de la Terre autour du barycentre du système solaire (entre autres termes).

Cette petite partie des corrections nécessaires est exactement ce à quoi vous vous attendriez si vous supposiez que c'est la Terre qui tourne autour du Soleil, et non l'inverse.

(l'anisotropie dipolaire du fond cosmique, image de map.gsfc.nasa.gov)

Voici un extrait du résumé de l'article cité :

Nous présentons une détermination de l'amplitude et de la direction du dipôle du fond diffus cosmologique à partir de la première année de données des radiomètres hyperfréquences différentiels (DMR) COBE (. ).=627 pm 22 km s^<-1>$ vers (. ). DMR a également cartographié l'anisotropie dipolaire résultant du mouvement orbital de la Terre autour du barycentre du système solaire, donnant une mesure de la température du monopole CMB (. ) $T_0=2,75 pm 0,05 K$

Cela ne signifie pas pour autant qu'il existe un cadre de référence absolu dans l'Univers. D'autres observateurs mobiles détecteront une autre anisotropie dipolaire. La dernière surface de diffusion, ainsi que les horizons cosmologiques sont différents pour différents observateurs en mouvement. Mais cela prouve néanmoins que c'est la Terre qui tourne autour du Soleil, et non l'inverse. Depuis les années 90 ce n'est plus une question philosophique : NOUS se déplacent certainement, absolument, sûrement et glorieusement, autour du Soleil.

Comme il s'agit d'une question récurrente, je préfère ajouter ma réponse ici qu'à des questions plus récentes.

J'espère pouvoir clarifier certains points qui n'étaient pas tout à fait bien ciblés dans certaines réponses précédentes.

Description cinématique

Une fois que nous avons choisi le référentiel que nous aimons (ici peu importe qu'il soit inertiel ou non) et que nous avons une description des trajectoires de N corps, disons N vecteurs $<f r>_i(t)$ , nous pouvons toujours utiliser un référentiel centré sur l'un des corps, disons le une-th, en soustrayant simplement le vecteur de position du corps choisi à tout autre vecteur de position. Ainsi, dans ce nouveau référentiel les trajectoires du système originel de N corps seront : $ <f r>^_i(t) = <f r>_i(t) - <f r> _à).

[1] $ Il est clair que dans ce nouveau cadre $<f r>^_a(t)=0$ par construction, c'est-à-dire le une-ème corps est au repos pour toujours.

Un exemple d'une telle transformation de coordonnées est le changement de référentiel requis si nous voulons trouver la description correcte du système solaire vu par un observateur sur la Terre, à partir de trajectoires dans le référentiel (inertiel) où le centre de masse du système solaire est au repos. Remarquer qu'un observateur au repos à la surface de la Terre n'est pas seulement en train de traduire avec la planète, par rapport au centre de masse, mais qu'il/elle est également en rotation, donc la transformation réelle serait plus compliquée que l'équation. [ $1$ ]. Cependant, nous pouvons ignorer la nécessité d'une rotation supplémentaire de nos vecteurs si nous limitons nos considérations aux référentiels qui ne tournent pas par rapport au référentiel d'origine.

À ce stade, il devrait être clair qu'il n'y a rien de mal à décrire le mouvement des corps du système solaire depuis la Terre. C'est juste l'un des choix infinis possibles de l'origine du cadre de référence, probablement le plus utile pour les observateurs basés sur Terre. Il a le même droit de servir de cadre de référence fixé sur une voiture en mouvement pour décrire ce que voient les passagers.

Cependant, la possibilité de changer de point de vue n'implique pas que des choix différents fourniraient la même description des trajectoires dans un système à N corps. Assez intéressant, si nous partons d'un référentiel où le corps $a$ est au repos, c'est-à-dire $<f r>_a(t)=0$ , où un deuxième corps b se déplace selon $<f r>_b(t)$ , et on passe à un nouveau référentiel basé sur le corps $b$ , dans le nouveau système, le corps $a$ sera décrit par le vecteur $<f r>^_a(t)=-<f r>_b(t)$ . Cela implique que le mouvement de $a$ vu par $b$ ou le mouvement de $b$ vu par $a$ ne diffèrent que par une inversion et donc ils ont la même description synthétique.

Qu'en est-il d'appliquer la considération ci-dessus au système Terre-Soleil ? Dans le cas du système à deux corps, les choses sont assez simples. La forme de la trajectoire de la Terre vue du Soleil ou celle du Soleil vue de la Terre sont les mêmes. De plus, étant donné que le centre de masse du système Soleil-Terre se trouve à l'intérieur du Soleil, la trajectoire de la Terre vue du Soleil coïncide presque avec la même orbite que celle décrite à partir du centre de masse.

Dans les deux figures suivantes, j'ai tracé l'orbite des deux corps dans le référentiel du centre de masse

et dans le référentiel de la Terre (non tournante). Les unités de distance sont des millions de kilomètres.

Les choses changent beaucoup lorsque nous décrivons le mouvement d'autres corps du système solaire. Les deux graphiques suivants montrent le mouvement du Soleil, de Vénus, de la Terre, de Mars et de Jupiter, vus depuis le centre de masse du système ou depuis la Terre (non rotative).

Même à ce niveau cinématique, la plus grande simplicité de la description dans le cadre du centre de masse est évidente. Néanmoins, je tiens à souligner une fois de plus qu'il n'y a rien de mal avec cette description. C'est le plus proche de ce que nous obtenons d'observations terrestres.

Description dynamique

Du point de vue de la résolution d'un problème de dynamique newtonienne, nous savons tous que le référentiel du centre de masse d'un système à N corps est pratique. Puisqu'il s'agit d'un référentiel inertiel, nous pouvons utiliser la loi de Newton $<f F>=m<f a>$ en relation avec la loi de la force gravitationnelle de Newton, sans avoir besoin d'introduire des forces d'inertie supplémentaires.

Remarquons cependant qu'une fois que l'on a écrit l'ensemble des équations différentielles du mouvement pour le problème gravitationnel à N corps : $ <f a>_i = Gsum_ m_j frac<(<f r>_j - <f r>_i)>_j - <f r>_i ight|^3> $ il est trivial d'écrire les équations du mouvement rapportées au corps $a$ : $ <f a'>_ = Gsomme_ m_j frac<(<f r'>_j - <f r'>_i)>_j - <f r'>_i ight|^3> - G somme_ m_j frac<(<f r'>_j - <f r'>_a)>_j - <f r'>_a ight|^3>

[2] $ où $ <f r'>_i = <f r>_i - <f r>_a $ et $ <f a'>_i = <f a>_i - <f a> _a = frac<^2 (<f r>_i - <f r>_a ) ><t^2>. $ Il y a deux choses intéressantes à remarquer dans eqn. 2, la première pourrait aider à clarifier certaines affirmations présentes dans d'autres réponses :


Voir la vidéo: Les systèmes de coordonnées (Octobre 2021).