1. L`effet Doppler en astronomie L`effet Doppler est utilise en
publicité
correction ae doppler astrophysique 1. L'effet Doppler en astronomie L'effet Doppler est utilise en astrophysique pour déterminer la vitesse éloignement des galaxies (expansion de l'univers), la vitesse de rotation des astres ou encore la détection d'exoplanetes. Pour cela il suffit de repérer les raies d'absorption sur le spectre de l'objet lumineux que l'on étudie et de les comparer aux spectres de référence que nous avons sur Terre. 1°) Si l'objet s'éloigne, les raies d'absorption se décalent vers quelle couleur ? (Justifier avec les formules de I°) si l’objet s’éloigne f diminue donc λ augmente décalage vers le rouge (Redshift en anglais). 2°) Même question si l'objet se rapproche. Si l’objet se rapproche f augmente donc λ diminue décalage vers le bleu ( blueshift en anglais) On cherche a mesurer la vitesse de rotation du Soleil. Pour cela on observe les raies d'absorption sur le limbe Est ou Ouest de cet astre. Nous avons ci-dessous le spectre du bord Est du Soleil et le spectre de son centre. centre Est La mesure du décalage Δλ en longueur d’onde entre le bord supérieur (ou inférieur) d’une raie et son centre permet de calculer la valeur v de la vitesse du point Est dans la direction de visée. on montre que Δλ 2v c λ(3) où v est la valeur de la vitesse du bord Est et c est celle de la lumière. c = 299 792 45.ms– 1. 1°) A quoi peut servir le spectre du centre du Soleil ? Le centre optique du Soleil n'a pas de vitesse relative par rapport a un observateur. Autrement dit les raies d'absorption ne sont pas décalées, elles serviront de référence pour mesurer le décalage Doppler Δλ. 2°) Normalement toutes les raies devraient être décalées or certaines ne le sont pas. Pourquoi ? C'est parce que ce spectre a été réalisé sur Terre. Donc certaine raies d'absorption sont dues à l'atmosphère (on les appelle raies atmosphériques 3°) Le décalage étant faible, la mesure avec la règle n'est pas aisée. Pour faciliter ceci, utiliser le logiciel comme Regavi et Regressi pour faire les mesures. Regressi → Fichier → Nouveau → Regavi → Intensite lumineuse, ensuite charger l'image soleil. – Changer la couleur du trait (n'est pas visible directement) et placer le segment de l'échelle sur les longueur d'onde pour étalonner le spectre. Changer alors la valeur de longueur ainsi que l'unité. – Envoyer les résultats sous Regressi, faire Ok. – Déplacer le trait sur le second spectre et envoyer les résultats sous Regressi. – Dans Regressi faire afficher les 2 graphes en même temps, pour cela faire Page → Grouper Colonne et Ok. 4°) mesurer le décalage Δλ = λe – λra entre les raies. 5°) Noter également la valeur λe de la raie non décalée La raie non décalée vaut λe = 589,923 nm. . 6°) En déduire alors la valeur ve de rotation du Soleil a son équateur. En détaillant votre raisonnement, estimer par une autre manière la vitesse de rotation du Soleil a son équateur. Donnees : diamètre du Soleil d=1,392×106 km ; période de rotation a l'équateur T = 24 jours. 7°) Vos 2 valeurs sont-elles compatibles ? Dans le cas de la mesure de la vitesse par le spectre avec c l'effet Doppler, quel phénomène peut fausser le résultat ? Ici pour être plus précis il faudrait savoir à quelle heure a été pris le spectre et à quelle latitude sur Terre. En effet car la Terre tourne également sur elle même (1,6 km.s-1 à l'équateur et environ 1 km.s-1 sous nos latitudes) Donc dans notre résultat il faudrait retrancher la vitesse de rotation de la Terre soit par exemple a l'équateur 3,6 -1,6 = 2,0 km.s-1 ce qui rejoint la vitesse de la question 4 . APPEL N°6 Valider A B C Aucune aide Aide partielle D Aide conséquente Solution donnée
