Chapitre Opt-4 : Le système solaire

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1 Chapitre Opt-4 : Le système solaire Comment s organise l Univers? Ce document présente l organisation de l Univers à différentes échelles : on passe d un cadre à l autre (d une échelle à l autre) en multipliant par Cadre 1 (Système Solaire) : A petite échelle, occupant une région d environ milliards de kilomètres de diamètre, on trouve une étoile assez banale, le Soleil, entouré d un ensemble de planètes : c est notre Système Solaire. Cadre 2 (Etoiles proches) : Replacé dans une région fois plus grande, le Soleil n apparaît plus que comme une banale étoile noyée au milieu de ses voisines. Cadre 3 (Galaxie) : Le Soleil et les étoiles proches n occupent à leur tour qu une minuscule région de notre galaxie, la Voie Lactée, qui s étend sur environ 1 milliard de milliards de kilomètres. Cadre 4 (Amas de Galaxies) : Enfin notre galaxie elle-même affiche des dimensions modestes par rapport aux amas de galaxies, qui constituent l Univers à grande échelle. Nous allons maintenant nous intéresser à notre système solaire. La Terre, accompagnée de son satellite naturel (la Lune), tourne autour du Soleil : elle appartient au Système Solaire. Le système solaire appartient à un ensemble de 100 milliards d étoiles appelé la Voie Lactée (galaxie). Une galaxie est un immense ensemble d étoiles. Il existe une centaine de millions de galaxie dans l Univers. Un satellite est un objet qui tourne autour d une planète. Un satellite naturel est appelé une lune. CLG Les Bruyères Page 1 / 6 Opt-4_Systeme_solaire 25/01/07 ; 23:56

2 I- QUELLE EST LA STRUCTURE DU SYSTEME SOLAIRE? Le système solaire est constitué de huit planètes réparties en deux groupes. La séparation entre ces deux groupes est la barrière d astéroïdes. Planètes telluriques Mars La Terre Mercure Vénus Barrière d astéroïdes Planètes Géantes Saturne Jupiter Neptune Uranus Astéroïde : petit corps céleste (dans l espace), constitué de roches ou de métal, gravitant (se déplaçant) autour du Soleil Le tableau ci-dessous regroupe les distances entre le Soleil et la planète, ainsi que la durée mise par lumière pour atteindre la planète à partir du Soleil : Telluriques Géantes Planète Durée du trajet de la lumière Distance d entre le Soleil et la planète entre le Soleil et la planète Millions de Puissance de 10 de Km Durée (s) h min s km km La Terre E Vénus E Mercure E Mars E Saturne E Jupiter E Uranus E Neptune E Pluton E Grâce à ces distances et ses ordres de grandeurs, vous devez positionner les planètes en partant du Soleil. Remarque : le corps céleste Pluton n est plus une planète du système solaire. Quelle est la durée du trajet de la lumière entre le Soleil et les planètes? (1) Détermination de la formule t = d / v à partir de la formule de la vitesse, et vérification grâce aux unités de chacune des grandeurs physiques implqiuées dans la formule. La distance d est la distance entre le Soleil et la planète exprimée en mètre. La vitesse v est la vitesse de propagation de la lumière dans le vide, v = m/s = m/s (2) Conversion de ces durées en heure, minute et seconde. La durée obtenue en seconde se convertit en heure en la divisant par 3600 (1h = 3 600s), on ne garde que la partie entière du résultat. La partie décimale est convertie en minutes en la multipliant par 60, on ne garde que la partie entière du résultat. La partie décimale est convertie en secondes en la multipliant par 60, on ne garde que la partie entière Exemple : pour la Terre, t = 1, / = 500s conversion en heure : 500 / = 0, h soit 0h conversion en minute : 0, = 8,3333min soit 8min conversion en seconde : 0, = 20s soit 20s CLG Les Bruyères Page 2 / 6 Opt-4_Systeme_solaire 25/01/07 ; 23:56

3 II- ETUDE DE LA TERRE ET DE SON SATELLITE NATUREL 1. La Terre tourne sur elle-même et autour du Soleil Visionnage du diaporama Le système Soleil-Terre-Lune Axe des pôles de la Terre Axe de rotation de la Terre La Terre tourne sur elle-même suivant l axe des pôles, cette rotation s effectue d ouest en est et elle dure 24 heures. Le mouvement de la Terre sur elle-même est à l origine du jour et de la nuit, et de la course du Soleil dans le ciel. Le Soleil se lève à l est et se couche à l ouest. CIRCUMPOLAIRE AUTOUR DU PÔLE SUD CELESTE En dirigeant un appareil photographique vers le sud (ou vers le nord dans l hémisphère nord) la nuit et avec un temps de pose relativement long, nous pouvons enregistrer les chemins des étoiles qui ne se couchent jamais. Elles semblent entourer la position apparente de l axe de rotation de la Terre projeté sur le ciel. Ce genre de phénomène n est possible que dans un endroit extrêmement sombre. Dans l hémisphère nord, l axe de rotation de la Terre est indiqué par l étoile polaire. Visionnage de la séquence I-1A du DVD Tous sur orbite! La Terre tourne autour du Soleil, on parle de la révolution de la Terre. La trajectoire de la Terre autour du Soleil est quasiment un cercle d un rayon de km qui est décrit en une année (365,25 jours). L axe des pôles de la Terre garde une direction fixe par rapport au plan de la trajectoire de la Terre (plan de l écliptique) : l angle entre l axe des pôles et le plan de l écliptique est de 23. La révolution de la Terre et l inclinaison de l axe des pôles est à l origine des saisons. L été correspond à un jour plus long qu en hiver. Les saisons sont inversées entre l hémisphère nord et l hémisphère sud à cause de l inclinaison de l axe des pôles. Plan de la trajectoire de la Terre (plan de l écliptique) Equinoxe de printemps (21 mars) Solstice d été (21 juin) Equinoxe d automne (21 septembre) Solstice d hiver (21 décembre) CLG Les Bruyères Page 3 / 6 Opt-4_Systeme_solaire 25/01/07 ; 23:56

4 2. La Lune change d aspect (Les phases de la Lune) Visionnage des séquences II-41E, II-49C et II-49D du DVD Tous sur orbite! La Lune tourne autour de la Terre (le plan de sa trajectoire est incliné de 5 par rapport au plan de l écliptique) et suivant sa position par rapport au Soleil, elle apparaît différemment pour un observateur terrestre : ce sont les phases. La Lune effectue sa rotation autour de la Terre en un mois, elle présente toujours la même face à la Terre. Aspect de la Lune en fonction de sa position par rapport au Soleil et à la Terre. 3. Pleine Lune 4. Dernier quartier Plan de l écliptique 2. Premier quartier 1. Nouvelle Lune 1 : Nouvelle lune Premier croissant 2 : Premier quartier Lune croissante 3 : Pleine lune Lune décroissante 4 : Dernier quartier Dernier croissant CLG Les Bruyères Page 4 / 6 Opt-4_Systeme_solaire 25/01/07 ; 23:56

5 3. Le système (Terre, Lune, Soleil) produit des éclipses 3.a) Les éclipses de Soleil Visionnage des séquences I-10D, I-11A et I-11B du DVD Tous sur orbite! Document : Le Sacre du Soleil (Infographie CARREFOUR) Exceptionnellement, il arrive que lors de sa ronde autour de la Terre, la Lune (dans sa phase de nouvelle Lune) projette une ombre sur la Terre. Pour les habitants sur Terre situés dans cette ombre portée de la Lune, le Soleil est alors complètement caché par la Lune : c est l éclipse totale de Soleil. Pour les habitants sur Terre situés dans la pénombre de la Lune, le Soleil n est que partiellement cachée par la Lune : c est l éclipse partielle de Soleil. Pénombre sur Terre : éclipse partielle de Soleil Terre Ombre portée sur Terre : éclipse totale de Soleil Pour que l éclipse de Soleil puisse se produire, il faut que le Soleil, la Lune et la Terre soient alignés et dans cet ordre. Eclipse partielle de Soleil Eclipse totale de Soleil, avec apparition de la couronne solaire, des protubérances (jet de gaz). CLG Les Bruyères Page 5 / 6 Opt-4_Systeme_solaire 25/01/07 ; 23:56

6 3.b) Les éclipses de Lune Visionnage de la séquence II-38B du DVD Tous sur orbite! La Lune reçoit la lumière du Soleil qu elle diffuse, en particulier en direction de la Terre, c est pour cela que l on peut la voir depuis le Terre. Il arrive parfois que la Lune (dans sa phase de pleine Lune) vienne dans le cône d ombre produit par la Terre. Si la Lune passe entièrement dans le cône d ombre produit par la Terre, alors la Lune est totalement masquée, elle apparaît noire depuis la Terre : c est l éclipse totale de Lune. Si la Lune passe en partie dans le cône d ombre produit par la Terre, alors la Lune est masquée partiellement : c est l éclipse partielle de Lune. Terre Ombre portée sur la Lune : éclipse totale de Lune Pour que l éclipse de Lune puisse se produire, il faut que le Soleil, la Terre et la Lune soient alignés et dans cet ordre. Eclipse de Lune. La Lune apparaît orange car certains rayons lumineux sont déviés par l atmosphère terrestre et arrivent tout de même sur le sol lunaire qui peut ainsi les diffuser dans notre direction. CLG Les Bruyères Page 6 / 6 Opt-4_Systeme_solaire 25/01/07 ; 23:56

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