PS80 : Sujet d entraînement corrigé Observations astronomiques

Documents pareils
TP 03 B : Mesure d une vitesse par effet Doppler

Chapitre 02. La lumière des étoiles. Exercices :

Caractéristiques des ondes

Comprendre l Univers grâce aux messages de la lumière

I - Quelques propriétés des étoiles à neutrons

TP 2: LES SPECTRES, MESSAGES DE LA LUMIERE

Application à l astrophysique ACTIVITE

DIFFRACTion des ondes

Seconde Sciences Physiques et Chimiques Activité ère Partie : L Univers Chapitre 1 Correction. Où sommes-nous?

La magnitude des étoiles

Sujet. calculatrice: autorisée durée: 4 heures

Chapitre 2 Caractéristiques des ondes

Chapitre 6 La lumière des étoiles Physique

Pour commencer : Qu'est-ce que la diffraction? p : 76 n 6 : Connaître le phénomène de diffraction

G.P. DNS02 Septembre Réfraction...1 I.Préliminaires...1 II.Première partie...1 III.Deuxième partie...3. Réfraction

DURÉE DU JOUR EN FONCTION DE LA DATE ET DE LA LATITUDE

Les interférences lumineuses

Baccalauréat ES Amérique du Nord 4 juin 2008

FORD C-MAX + FORD GRAND C-MAX CMAX_Main_Cover_2013_V3.indd /08/ :12

La Mesure du Temps. et Temps Solaire Moyen H m.

POLY-PREPAS Centre de Préparation aux Concours Paramédicaux. - Section Audioprothésiste / stage i-prépa intensif -

EFFET DOPPLER EXOPLANETES ET SMARTPHONES.

Mise en pratique : Etude de spectres

Q6 : Comment calcule t-on l intensité sonore à partir du niveau d intensité?

Correction ex feuille Etoiles-Spectres.

AiryLab. 34 rue Jean Baptiste Malon, Gréoux les Bains. Rapport de mesure

Polissage des Miroirs d Advanced Virgo : un nouveau défi. Les solutions envisagées

Interférences et applications

PHYSIQUE-CHIMIE. Partie I - Spectrophotomètre à réseau

Activité 1 : Rayonnements et absorption par l'atmosphère - Correction

EXERCICE 2 : SUIVI CINETIQUE D UNE TRANSFORMATION PAR SPECTROPHOTOMETRIE (6 points)

Un spectromètre à fibre plus précis, plus résistant, plus pratique Concept et logiciel innovants

Sujet. calculatrice: autorisée durée: 4 heures

Si la source se rapproche alors v<0 Donc λ- λo <0. La longueur d onde perçue est donc plus petite que si la source était immobile

III. Transformation des vitesses

Exercices d application

ÉPREUVE COMMUNE DE TIPE Partie D. TITRE : Comment s affranchir de la limite de la diffraction en microscopie optique?

Exo-planètes, étoiles et galaxies : progrès de l'observation

Chapitre 2 : Caractéristiques du mouvement d un solide

Erratum de MÉCANIQUE, 6ème édition. Introduction Page xxi (milieu de page) G = 6, m 3 kg 1 s 2

Niveau 2 nde THEME : L UNIVERS. Programme : BO spécial n 4 du 29/04/10 L UNIVERS

TEMPÉRATURE DE SURFACE D'UNE ÉTOILE

QUELQUES ACTIVITES RELATIVES A LA PARTIE A Propagation d une onde ; onde progressive. Comment installer le format de compression divx?

Module HVAC - fonctionnalités

La révolution des satellites de Jupiter

PRODUIRE DES SIGNAUX 1 : LES ONDES ELECTROMAGNETIQUES, SUPPORT DE CHOIX POUR TRANSMETTRE DES INFORMATIONS

Fluorescent ou phosphorescent?

Ecole Centrale d Electronique VA «Réseaux haut débit et multimédia» Novembre 2009

MESURE ET PRECISION. Il est clair que si le voltmètre mesure bien la tension U aux bornes de R, l ampèremètre, lui, mesure. R mes. mes. .

AiryLab. 12 impasse de la Cour, Vinon sur Verdon. Rapport de mesure

Le nouveau programme en quelques mots :

Interaction milieux dilués rayonnement Travaux dirigés n 2. Résonance magnétique : approche classique

Étude et modélisation des étoiles

Université Bordeaux 1 MIS 103 OPTIQUE GÉOMÉTRIQUE

Chapitre 2 Les ondes progressives périodiques

Rayonnements dans l univers

Continuité en un point

Limites finies en un point

"La collimation est la première cause de mauvaises images dans les instruments amateurs" Walter Scott Houston

COTTAZ Céline DESVIGNES Emilie ANTHONIOZ-BLANC Clément VUILLERMET DIT DAVIGNON Nicolas. Quelle est la trajectoire de la Lune autour de la Terre?

SUIVI CINETIQUE PAR SPECTROPHOTOMETRIE (CORRECTION)

Chapitre 2 : étude sommaire de quelques instruments d optique 1 Grandeurs caractéristiques des instruments d optique Grossissement

Mieux vivre avec votre écran

Étoiles doubles par Interférométrie des tavelures au T60 du pic du midi

Résonance Magnétique Nucléaire : RMN

INTRODUCTION À LA SPECTROSCOPIE

PHYSIQUE Discipline fondamentale

Spectrophotométrie - Dilution 1 Dilution et facteur de dilution. 1.1 Mode opératoire :

L'astrophotographie au Cercle

Seconde MESURER LA TERRE Page 1 MESURER LA TERRE

Continuité et dérivabilité d une fonction

EXERCICE II. SYNTHÈSE D UN ANESTHÉSIQUE : LA BENZOCAÏNE (9 points)

10 leçon 2. Leçon n 2 : Contact entre deux solides. Frottement de glissement. Exemples. (PC ou 1 er CU)

TD1 PROPAGATION DANS UN MILIEU PRESENTANT UN GRADIENT D'INDICE

TP 3 diffusion à travers une membrane

La (les) mesure(s) GPS

BACCALAURÉAT GÉNÉRAL

Savoir lire une carte, se situer et s orienter en randonnée

Choix de cours

TS 35 Numériser. Activité introductive - Exercice et démarche expérimentale en fin d activité Notions et contenus du programme de Terminale S

Communication parlée L2F01 TD 7 Phonétique acoustique (1) Jiayin GAO <jiayin.gao@univ-paris3.fr> 20 mars 2014

Sensibilisation à la Sécurité LASER. Aspet, le 26/06/2013

Mécanique Quantique EL OUARDI EL MOKHTAR LABORATOIRE MÉCANIQUE & ÉNERGÉTIQUE SPÉCIALITÉ : PROCÈDES & ÉNERGÉTIQUE. dataelouardi@yahoo.

3 - Description et orbite d'un satellite d'observation

1 Mise en application

Cours d Acoustique. Niveaux Sonores Puissance, Pression, Intensité

Le Soleil. Structure, données astronomiques, insolation.

Travauxpratiqueset stage d observation

VIII- Circuits séquentiels. Mémoires

Calcul fonctionnel holomorphe dans les algèbres de Banach

BACCALAURÉAT PROFESSIONNEL EPREUVE DE TRAVAUX PRATIQUES DE SCIENCES PHYSIQUES SUJET A.1

Jeunes en Apprentissage pour la réalisation de Nanosatellites au sein des Universités et des écoles de l enseignement Supérieur

Chapitre 4 - Spectroscopie rotationnelle

Les objets très lointains

Le second nuage : questions autour de la lumière

THEME 2. LE SPORT CHAP 1. MESURER LA MATIERE: LA MOLE

TD 9 Problème à deux corps

GELE5222 Chapitre 9 : Antennes microruban

EXERCICE 4 (7 points ) (Commun à tous les candidats)

Observer TP Ondes CELERITE DES ONDES SONORES

Transcription:

PS80 : Sujet d entraînement corrigé Observations astronomiques 1 Parallaxe (3 pts) 1. La distance du Soleil à Altaïr s écrit : D = R T tan α où α est la parallaxe d Altaïr. Application numérique : D = 1, 52.10 14 km. 2. Le temps de propagation de la lumière entre Altaïr et le système solaire vaut : τ = D Application numérique : τ = 5.10 8 s 16 ans. La lumière reçue sur Terre en 2016 a donc été émise en 2000. 2 Lunette de Galilée (6 pts) 1. La lentille L 1 est de distance focale positive : elle est convergente. La lentille L 2 est de distance focale négative : elle est divergente. 2. Schéma optique de la lunette : voir feuille quadrillée jointe. 3. L angle sous lequel la lumière du point B arrive à L 1 vaut : θ tan θ = D L D T L Application numérique : θ = 9, 0.10 3 rad = 0, 5. 4. Construction d image : voir feuille quadrillée jointe. L angle sous lequel est vu B vaut : θ tan θ = A B ssi θ = θ f 1 f 2 car A B = f 1 tan θ. Application numérique : θ = 2, 5.10 2 rad = 1, 3. Question bonus : quel est le grossissement G = θ /θ de la lunette de Galilée? 3 Période de rotation de Jupiter (6 pts) 1. Le phénomène expliquant l inclinaison des raies (3) et (4) est l effet Doppler-Fizeau. La lumière réémise par le point en rapprochement (O) est vue avec une fréquence plus grande, i.e. une longueur d onde plus courte : le spectre du point O est le bord inférieur de la figure en annexe A. 1 f 2

La lumière réémise par le point E (en éloignement) est vue avec une longueur d onde plus grande que la même mumière réémise par le point S : le spectre du point E est donc le bord supérieur de la figure. 2. La longueur d onde de la lumière reçue au point O s écrit : λ O,r = λ S,r v où λ S,r est la longueur d onde de la même radiation reçue au point S (à distance constante de la Terre). La longueur d onde de la lumière reçue sur Terre, provenant du point O, s écrit : λ O = λ O,e v où λ O,e est la longueur d onde de la radiation réémise par le point O en direction de la Terre. La longueur d onde de la lumière réémise par le point O est égale à celle de la lumière reçue (dans le référentiel lié à O) : λ O,e = λ O,r. Et la longueur d onde de la lumière reçue au point S est égale à celle de la lumière observée provenant de S, car S est à distance constante de la Terre : λ S,r = λ S. On obtient alors la relation entre λ O et λ S : λ O ( ) 2 c0 v = λ S c De manière équivalente, on a la relation entre λ E et λ S (le point E s éloigne de la Terre) : λ E ( ) 2 c0 + v = λ S c On peut en déduire le décalage spectral entre une extrémité et le centre de la raie inclinée : ( ) 2 c0 v 2v λ = λ S λ O = λ S 1 = λ S (en observant que v << et en négligeant les termes d ordres de grandeur les plus faibles). On peut écrire de la même manière : ( ) 2 c0 + v 2v λ = λ E λ S = λ S 1 = λ S 3. L écart entre les raies (1) et (2) donne l échelle de la figure en annexe : λ 1 λ 2 = 2, 035 nm x = 4, 6 cm. Ainsi les écarts entre la raie (1) et 3 points de la raie (3) (centre, bords inférieur et supérieur) donnent les différentes longueurs d onde : x (λ 1 λ 3,E ) = 5, 7 cm donc λ 1 λ 3,E = 2, 522 nm et donc λ 3,E = 589, 614 nm ; x (λ 1 λ 3,S ) = 5, 8 cm donc λ 1 λ 3,S = 2, 566 nm et donc λ 3,S = 589, 570 nm ; x (λ 1 λ 3,O ) = 5, 9 cm donc λ 1 λ 3,O = 2, 610 nm et donc λ 3,O = 589, 536 nm. 2

D où on déduit : λ = 0, 044 nm. 4. Alors la vitesse v de déplacement des points O et E vaut : v = λ 2λ S Application numérique : v = 1, 12.10 4 m.s 1. Et donc on en déduit la période de rotation de Jupiter : v = 2πR J ssi T J = 2πR J T J v Application numérique : T J = 4, 0.10 4 s = 11 h. 4 Critère de Rayleigh (3 pts) 1. La tache de diffraction obtenue avec une ouverture circulaire est une tache circulaire (plus grande que l image géométrique de l ouverture) entourée d une alternance d anneaux sombres et brillants. La tache centrale est appelée tache d Airy. L écart angulaire de diffraction pour une ouverture circulaire de diamètre a s écrit : θ = 1, 22 lambda/a. 2. Cette expression de l angle limite signifie que si les deux lignes de visée sont espacées de α lim alors le centre d une des taches de diffraction se trouve sur le premier anneau sombre de l autre tache de diffraction. Donc si les deux astres sont plus proches α lim on ne voit qu une tache, et dans le cas contraire on en voit deux. Voici les images obtenues pour : α = α lim α = 2α lim α = 0, 1α lim 3. L angle de séparation entre Pluton et Charon s écrit : α P C tan α P C = D P C D T P Application numérique : α P C = 3, 0.10 6 rad. L angle limite pour le télescope utilisé s écrit : α lim = 1, 22 λ a Application numérique : α lim = 1, 3.10 6 rad. On peut donc distinguer Pluton de sa lune Charon au cours de cette observation. 3

Annexe A : Spectre de la lumière solaire diffusée par Jupiter et observée sur Terre. Références : les exercices de ce sujet sont extraits des ouvrages suivants : Physique, Tle C & E, Ed. Nathan (1989), Physique et Chimie, Tle S, Ed. Nathan (2012), Objectif Prépa : Physique, Ed. Hachette (2008). 4

Schéma optique de la lunette de Galilée sur papier quadrillé. 5