Notes d'études secondaires Sciences et technologie 316 Les phénomènes astronomiques Nom: Prénom: Groupe: Date:
Les unités de mesure Parce que l'univers est très vaste, il nous faut des unité de mesure pratique pour pouvoir cartographier correctement ce qui nous entoure. Nous en avons 2: a) L'unité astronomique (UA): unité de mesure qui correspond à la distance moyenne entre la Terre et le Soleil, soit environ 150 millions de kilomètres (1.5 x 10 6 km). On se sert de ces unités pour des distances moyenne comme les grandeur entre les corps célestes dans un même système solaire. b) L'année-lumière (al): unité de mesure qui correspond à la distance parcourue par la lumière en une année, soit environ 9 500 milliards de kilomètres. On utilise ces unités pour de grandes distances comme mesure entre galaxie. On calcul cette unité de la façon suivante: 299 792 km/s x 60 s/min x 60 min/h x 24 h/j x 365.26 j/année = 9 460 530 000 000 km/année La notation scientifique Pour être en mesure de manipuler correctement les exposants de la notation scientifique il faut: addition et soustraction: Avoir les mêmes exposants au nombre 10 Ex.: 1.05 x 10-2 + 5.63 x 10-2 = 6.68 x10-2 Multiplication et division: On manipule l'opération demandée sur les nombre et on applique la loi des exposants sur les nombre 10. ex: 3.15 x10 2 x 2.12 x 10 4 = (3.15 x 2.12) x (10 2 x10 4 ) = 6,678 x 10 6 6,7 x 10 6 Situation relative de la Terre dans le système solaire La Terre et la Lune: La Lune est le seul satellite naturel de la Terre - Elle serait formée à cause d'une collision entre la Terre et un objet céleste - Elle est située à une distance de 384 000 km (30 diamètres terrestres) - Elle a un diamètre plus de trois fois plus petit que celui de la Terre 2
- Sans atmosphère protectrice, elle est dépourvue d'eau, d'air et de vie - La température à sa surface varie entre 127 o C le jour et -173 o C la nuit. - La Lune a un effet stabilisateur sur l'inclinaison de l'axe de rotation de la Terre - L'attraction lunaire est en grande partie responsable des marées sur la Terre Constitution du système solaire Le système solaire est constitué du Soleil et de tous les astres en orbite autour de lui. -Dans la catégorie astres nous mettons les huit planètes, les trois planètes naines, les satellites naturels, les astéroïdes et les comètes. Les planètes naines : Ce sont des corps céleste sphérique, qui tourne autour d'une étoile Elle partage son orbite avec d'autres astres qui ne sont pas ses satellites Elles ne sont pas dotées d'une gravité suffisante pour vider leurs orbites de tout débris cosmique Planètes naines Distance du Soleil Distance de la Terre - d s d a - UA UA - - - Cérès 2,77 1,77 Pluton 39,55 38,55 Éris 67,67 66,67 3
Les planètes: Le système solaire comprend 8 planètes dont 4 ont la surface rocheuse et 4 ont une surface gazeuse. Le Soleil : Planètes du système solaire Distance du Soleil Distance de la Terre - d s d a - UA UA - - - Mercure 0,39 0,61 Vénus 0,72 0,28 Terre 1 - Mars 1,52 0,52 Jupiter 5,2 4,2 Saturne 9,54 8,54 Uranus 19,19 18,19 Neptune 30,06 29,06 Il est la principale source d'énergie du système solaire. Cet énergie provient de la réaction thermonucléaire dans le cœur de l'étoile (transforme l'hydrogène en hélium) La température varie de 15 millions de degrés Celsius au centre à 6000 o C en surface (étoile jaune) Son diamètre est de 1,39 x 10 6 km soit environ 108.96 fois plus gros que celui de la Terre. La ceinture d'astéroïdes : Elle regroupe la plupart des astéroïdes du système solaire et la planète naine Cérès entre Mars et Jupiter La ceinture de Kuiper : Elle regroupe des astéroïdes, des comètes et les planètes naines Pluton et Eris et se trouve au-delà de l'orbite de Neptune entre 40 UA et 120 UA du Soleil 4
Le nuage de Oort : Il regroupe une énorme quantité d'astéroïdes et comète. Il est situé à la limite du système solaire, soit entre environ 40 000 UA et environ 150 000 UA du Soleil Son existence est déduite par le calcul des orbites de plusieurs comètes passant près du Soleil Le système solaire dans la galaxie Une galaxie est un énorme regroupement d'étoiles et de matière en orbite autour de son centre. La galaxie dont fait partie notre système solaire est la voie lactée La voie lactée regroupe environ 200 milliards d'étoiles, dont on distingue environ 6 000 Le diamètre de la voie lactée est de 100 000 al Notre système solaire se trouve à environ 26 000 al du centre de la galaxie Il fait une rotation complète autour du centre de la galaxie en 220 millions d'années Autour de plusieurs étoiles tournent des astres, nommés exoplanètes, formant des systèmes comparables à notre système solaire L'étoile la plus près du système solaire se nomme " Proxima du Centaure " (située à 4.22 al de la Terre) Les 3 000 étoiles observables à l'œil nu se regroupent en 88 constellations, chacune représentant un personnage, un animal ou un objet mythologique : La Grande Ourse, Orion, le Scorpion et les autres constellations du zodiaque, etc. La voie lactée dans l'univers L'univers actuellement observable s'étend sur une distance d'environ 15 milliards d'années-lumière et il ne représente qu'une infime partie de l'univers entier Dans l'univers observable, il y a des milliards de galaxies, regroupées en groupes locaux ou amas de galaxies Le groupe local dont fait partie la voie lactée comprend une trentaine de galaxies, dont les plus importantes sont la voie lactée et la galaxie d'andromède 5
La galaxie d'andromède se trouve à 2,5 millions d'années-lumière La galaxie la plus près de la voie lactée est celle du Grand Chien (Canis Major) (à 26 000 al du système solaire) Le nombre d'étoiles dans une galaxie varie entre quelques millions et des centaines de milliards Selon leur forme, on classe les galaxies en trois types : - galaxies spirales (ex. la voie lactée) - galaxies elliptiques - galaxies irrégulières (ex. le Grand Chien) Parmi l'énorme quantité d'astres de notre univers, combien pourraient abriter la vie? Il y aurait une dizaine de candidats. Entre autres, ils devraient être âgés d'au moins trois milliards d'années et aussi être riches en métaux lourds, notamment en fer. Scénario de la formation de la Terre (entre - 4,56 et - 4,53 milliards d'années, donc sur environ 30 millions d'années) Cinq grandes étapes courant sur plusieurs millions d'années auraient permis de passer d'un nuage interstellaire initial à notre système solaire : a) effondrement d'un nuage moléculaire b) aplatissement du disque d'accrétion c) disque de planétésimaux d) disque d'embryons e) disque de planètes a) Il y a environ 4,56 milliards d'années, un nuage interstellaire, composé pour 99% de gaz, et 1%de grains, s'effondre. L'essentiel de la matière se concentre en son centre et donne naissance à une étoile, notre Soleil. Les gaz comme les poussières qui ont échappé à la formation du Soleil constituent un disque protoplanétaire, épais et chaud, qui s'étale sur des dizaines d'unités astronomiques. b) En quelques milliers d'années, dans le disque protoplanétaire, les grains sont portés par les gaz et s'agglomèrent en flocons. Ensuite, ils se concentrent dans le plan médian du disque. Par des collisions multiples, ces corps croissent par accrétion et atteignent rapidement des tailles de plus en plus grandes. 6
c) Après quelques dizaines de milliers d'années de collisions, le diamètre des corps atteint le kilomètre. On parle alors de planétésimaux. d) Au bout d'une dizaine de millions d'années, les géantes gazeuses ou glacées sont formées, le jeu des collisions et des interactions gravitationnelles a abouti à la formation de quelques douzaines d'embryons planétaires, de quelques milliers de kilomètres de diamètre. Ils engendreront les planètes Mercure, Vénus, Terre et Mars. e) La température au cœur du Soleil finit par atteindre plusieurs millions de degrés et les réactions de fusion de l'hydrogène en hélium peuvent s'enclencher. Une violente collision entre la Terre presque achevée et un corps de la taille de Mars donne probablement naissance à la Lune. Après cet évènement, la Terre a atteint 99% de sa masse actuelle et est couverte d'un océan de magma de plusieurs centaines de kilomètres de profondeur. Une phase d'intense bombardement météoritique démarre et perdurera plusieurs centaines de millions d'années. L'accrétion de matière en provenance de la ceinture d'astéroïdes constituera une importante source d'eau et d'éléments volatils pour notre planète. 7