Comment observer l`univers - Sciences Physiques Terminale S

TS-­‐O1-­‐Observer l’univers Comment observer l’univers ? 2013/2014 Document 1 : Absorption des rayonnements électromagnétiques par l’atmosphère terrestre Document 2 : Interview de Yael Nazé – Astrophysicienne à Liège Qu’y-­‐a-­‐t-­‐il entre les étoiles ? L’espace entre les étoiles est loin d’être vide. Il est rempli de gaz, principalement de l’hydrogène et de l’hélium, mais aussi de petits agrégats solides (glaces, minéraux, composés organiques ou inorganiques) : la poussière. Certaines parties de ce milieu interstellaire sont plus denses et forment alors des nébuleuses. Les étoiles et leurs planètes naissent d’ailleurs de ces nuages célestes. Comment observer ce milieu particulier ? Malgré sa faible densité, la poussière de ce milieu est capable d’absorber des rayonnements visibles (de longueur d’onde λ comprise entre 400 nm et 750 nm) et ultraviolets (1 nm < λ < 400 nm) des étoiles, rendant parfois certaines régions du ciel opaques à nos yeux. Dans le proche infrarouge (0,75 µm < λ < 10 µm) au contraire, la poussière laisse passer le rayonnement des étoiles et ces régions invisibles se révèlent soudain à nos yeux. Aux longueurs d’ondes plus élevées, un autre phénomène apparaît. En absorbant la lumière visible et ultraviolette, cette poussière se réchauffe : elle émet donc un rayonnement infrarouge (IR). Dans l’IR moyen (10 µm < λ < 50 µm), on peut observer la poussière chauffée par un soleil proche. Dans l’IR lointain (50 µm < λ < 300 µm) c’est la poussière la plus froide qui ressortira : poussière de cocons protostellaires, des nuages moléculaires froids… Document 3 : Quelques sources de rayonnements dans l’univers Terminale S – Sciences Physiques-­‐ TS-­‐O1-­‐Observer l’univers 1 TS-­‐O1-­‐Observer l’univers S’approprier : 2013/2014 1.
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eprésente l
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randeur portée en ordonnée sur le document 1 ? 2. Quelle grandeur est représentée en abscisse ? En proposer une définition. Expliquer comment est construite cette échelle et ajouter les valeurs manquantes. 3. En vous aidant du document 2, nommer les domaines de rayonnements électromagnétiques repérés Document 4 : Le télescope infrarouge Spitzer offre une image par les lettres A, B, C et D. composite inhabituelle et spectaculaire de la nébuleuse Amérique 4. Citer deux domaines dans du Nord. lesquels émettent les étoiles. 5. Citer une source de rayonnement de l’espace dans le proche infra-­‐rouge. Analyser : 6. Quel est le lien entre les illustrations (instruments d’observation) et leur position sur la représentation graphique ? 7. Donner les domaines de longueurs d’onde des rayonnements électromagnétiques en provenance de l’univers qui peuvent être étudiés directement avec des instruments au sol et nommer ces instruments. 8. Quels types d’ondes et quelles sources célestes un télescope terrestre est-­‐il susceptible d’étudier ? 9. L’utilisation d’un satellite spatial est-­‐elle indispensable à l’observation des trous noirs ? Justifier. 10. Interpréter la phrase « Dans le proche infrarouge (0,75 µm < λ < 10 µm) au contraire, la poussière laisse passer le rayonnement des étoiles et ces régions invisibles se révèlent soudain à nos yeux » Réaliser : 11. En appliquant la loi de Wien, déterminer les domaines de température associés à un maximum de rayonnement : La loi de Wien relie la température T d'un -­‐ dans le visible, corps, exprimée en kelvin (K), à la longueur -­‐ dans le moyen infrarouge, d'onde pour laquelle son rayonnement est le -­‐ dans le lointain infrarouge. plus intense : 𝜆!"# × 𝑇 = 2,90. 10!! 𝐾. 𝑚 12. En déduire la température des poussières situées proche de leur étoile. Communiquer : Rédiger un bilan de cours Représenter les différentes sources de rayonnement dans l’univers ainsi que le type de rayonnement émis sur un axe gradué en longueur d’onde. Expliquer en quelques lignes les conséquences de l’absorption de rayonnement par l’atmosphère terrestre sur l’observation de l’univers. Terminale S – Sciences Physiques-­‐ TS-­‐O1-­‐Observer l’univers 2