LE RAYONNEMENT SOLAIRE ET LES PLANÈTES

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Côme Piché
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1 THÈME : Planète Terre et son environnement Niveau : seconde LE RAYONNEMENT SOLAIRE ET LES PLANÈTES EXTRAIT DU BO: La Terre est une planète du système solaire L'énergie solaire reçue par les planètes varie en fonction de la distance au soleil. CADRE PÉDAGOGIQUE: Accroche : utiliser les informations médiatisées : réchauffement de la planète, gaz à effet de serre, trou d ozone On se propose d utiliser un modèle pour montrer l influence de différents facteurs sur le réchauffement de l atmosphère OBJECTIFS : Objectifs de méthode: Réaliser : concevoir un protocole, utiliser des capteurs Raisonner : adopter une démarche explicative Saisir des informations Utiliser un tableur pour tracer un graphe Objectifs de connaissances le Soleil émet dans l'espace des rayonnements de toute nature dont des rayons lumineux visibles lumière blanche) et invisibles (infrarouge = chaleur ). L énergie solaire reçue par les planètes varie en fonction de sa distance par rapport au soleil. 1/8

CADRE PÉDAGOGIQUE: Accroche : utiliser les informations médiatisées : réchauffement de la planète, gaz à effet de serre, trou d ozone On se propose d utiliser un modèle pour montrer l influence de

2 COIN LABORATOIRE Gestion du temps : pas de problème particulier J - 1: rassembler le matériel nécessaire Réserver une salle obscure Achat à prévoir : Investissement : capteurs individuels luxmètres, Réf capteurs individuels thermiques Réf ou utilisation de capteurs ExAO Matériel nécessaire (x nombre de groupe) o Lampe à dissection Réf o Règle graduée (1 m) Réf o Potence avec noix Réf o Capteur luxmètre Réf o Capteur thermomètre Réf o Interface o ordinateur 2/8

22027 ou utilisation de capteurs ExAO Matériel nécessaire (x nombre de groupe) o Lampe à dissection Réf.

3 ACTIVITES Activité 1 : réaliser une modélisation pour montrer l influence de la distance sur l énergie solaire reçue par les planètes Remarque : l énergie solaire est composée d un ensemble de radiations dont certaines sont détectées par notre œil (lumière visible) et d autres pas. La chaleur solaire correspond à un rayonnement infrarouge : un thermomètre permettra de détecter leur action.. Vous disposez d un lot de matériel qui doit vous permettre de mener à bien votre activité. Étape 1 : préciser les correspondances du modèle : soleil = lampe planètes = capteurs montés sur potence Étape 2 : schématiser et titrer le dispositif retenu Règle graduée Lampe Capteurs t et luxmètre Étape 3 : établir un protocole en tenant compte des particularités des capteurs : la réponse du capteur lumière (luxmètre) est immédiate. La réponse du capteur température n est pas immédiate : la stabilisation est plus rapide dans le sens d un réchauffement que d un refroidissement Décrire la démarche que vous allez suivre et appelez le professeur pour valider o Commencer les mesures en choisissant l éloignement maximal(1m), en laissant le temps à la sonde thermique de se stabiliser : noter les valeurs(référence) o Allumer la lampe, laisser stabiliser, noter les mesures o Avancer la potence de 10 cm, laisser stabiliser, noter les mesures 3/8

. Vous disposez d un lot de matériel qui doit vous permettre de mener à bien votre activité.

4 Étape 4 : réaliser les mesures et présenter les résultats dans un tableau à double entrée Distance lampe/capteur (cm) Eclairement (Lux) Température ( C) ,2 22,7 21,8 21,4 21,2 21, Étape 4 : représentation graphique des résultats Un élève du binôme trace la courbe d éclairement, l autre la courbe de température (si les élèves maîtrisent la construction de courbe, on peut introduire l utilisation d un tableur.) variation du rayonnement reçu en fonction de la distance distance en cm 4/8

Un élève du binôme trace la courbe d éclairement, l autre la courbe de température (si les élèves maîtrisent la construction de courbe, on peut introduire l

5 variation de la température en fonction de la distance distance en cm résumer en une phrase les informations apportées par ces courbes la modélisation montre que la lumière et la température décroissent très rapidement dés que l on s éloigne de la source de rayonnement. Activité 2 : comparer les valeurs calculées à partir d un modèle avec des valeurs mesurées pour valider le travail précédent. 5/8

lumière et la température décroissent très rapidement dés que l on s éloigne de la source de rayonnement.

6 Etape 1 : Rayonnement solaire en W/m2 Mercure Vénus Rayonnement solaire calculé et mesuré en fonction de la distance au soleil Terre Mars Jupiter Saturne Uranus Neptune Pluton Distance (unité astronomique ) Quelle(s) information(s) apporte ce document? 6/8

Terre Mars Jupiter Saturne Uranus Neptune Pluton Distance

7 La superposition des valeurs mesurées aux valeurs calculées traduit l exactitude du modèle. température C vénus Températures de surface calculées et mesurées pour les planètes du système solaire 300 C 100 C 0 C C Lune Mercure Terre Satellite Mars Mars Astéroïdes Distance au soleil (u;a.) 7/8

température + 500 C vénus Températures de surface calculées et mesurées

8 Indiquer le problème soulevé par ce document et utiliser vos connaissances pour proposer une hypothèse explicative. Toutes les valeurs mesurées ne se superposent pas aux valeurs calculées. Pourquoi Vénus, Mars et la Terre ont-elles des valeurs mesurées supérieures aux calculs? Pour trouver une explication, il faut trouver le point commun existant entre ces trois planètes. Elles partagent l existence d une atmosphère et on pourrait envisager que l atmosphère provoque une augmentation de la chaleur de surface. 8/8

Pourquoi Vénus, Mars et la Terre ont-elles des valeurs mesurées supérieures aux calculs?

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