2nde Thème : Univers Synthèse TP.1 : Constellation d`Orion 1

2nde
Thème : Univers
Synthèse TP.1 : Constellation d’Orion
1. Structure lacunaire de l’espace :
Dans le système solaire ou dans les galaxies, l’espace entre les objets est essentiellement vide. La lumière qui nous
parvient de ces objets cosmiques (Etoiles, galaxies, …) se propage dans le vide spatial : on dit alors que le remplissage de
l’espace est essentiellement lacunaire.
2. Vitesse de la lumière :
Dans le vide et dans l’air, la lumière se propage en ligne droite à la vitesse : v = c = 3,00.108 m.s-1
3. L’année lumière :
L’année lumière (notée al ou a.l) est égale à la distance parcourue par la lumière dans le vide ou dans l’air pendant la durée
d’une année.
L’année lumière est une unité de longueur adaptée à l’échelle des galaxies. Lorsqu’elle est exprimée en années lumière (a.l),
La valeur de la distance d’un objet nous donne directement la durée en année mise par la lumière pour nous parvenir de
cet objet.
4. Les astronomes utilisent comme unité astronomique (u.a) la distance DT/S de la Terre au Soleil : 1 u.a = 1,50.108 km
5. Le message de la lumière : voir loin, c’est voir dans le passé
L’observation d’un objet cosmique éloigné révèle cet objet tel qu’il était dans le passé, avec un décalage égal à la durée que
met sa lumière pour nous parvenir.
Exercices d’application
Exercice.1 :
L’étoile polaire porte ce nom car l’axe polaire de la Terre pointe actuellement dans sa direction. Ainsi, au cours de la nuit, elle
nous paraît fixe malgré la rotation de la Terre. La distance Terre-Etoile polaire est : DT/E = 430 a.l
1) Qu’y a-t-il dans l’espace entre la terre et l’étoile polaire ?
2) Expliquer ce qu’est une année lumière (a.l).
3) Quelle est la durée mise par la lumière pour parvenir de l’étoile à la Terre.
4) 1 a.l = 9,5.1015 m.
a) Calculer en m la distance DT/E qui sépare la Terre de l’étoile polaire.
b) Exprimer cette distance en notation scientifique, puis donner son ordre de grandeur.
Exercice.2 :
Le document représenté ci-dessous présente l’aspect visuel et la distribution spatiale des sept principales étoiles de
la constellation d’Orion.
4
3
1
5
2
6
7
Distances des étoiles à la Terre en a.l :
Etoile 1 : 427 Etoile 2 : 243 Etoile 3 : 900
Etoile 4 : 1300
Etoile 5 : 820
Etoile 6 : 800
Etoile 7 : 720
Un auteur de science-fiction écrit, dans un scénario, que les étoiles d’Orion 1 (Bételgeuse) et 2 (Bellatrix) ont explosé le même
jour, un soir de l’année fatidique 1500.
a) Dessiner l’aspect que devait avoir la constellation d’Orion pour un Terrien en 1600, en 1789 et en 2020.
b) Quelles sont les étoiles que l’auteur aurait pu faire exploser en 1500, et qui ne disparaissent du ciel pour les Terriens
qu’à partir de l’année 2020 ?
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Exercice.3 :
La galaxie à laquelle appartient le système solaire est la Voie lactée (Illustration ci-dessous).
La galaxie la plus proche de la Voie lactée est Andromède. Ces deux galaxies sont séparées d’environ 2,6 millions a.l.
Donnée : 1 a.l = 9,46.1012 km
1. La nébuleuse d’Orion se trouve 1,7.1016 km de la Terre.
a) A quelle distance, en années lumière, la nébuleuse d’Orion se trouve-t-elle de la Terre ?
b) Fait-elle partie de la Voie lactée ?
c) A quelle époque se trouvait-on sur Terre quand a été émise la lumière qui nous parvient aujourd’hui de cette nébuleuse ?
2. Utiliser les puissances de dix et la notation scientifique pour répondre aux questions qui suivent :
a) Donner, en km, l’ordre de grandeur de la taille T de la Voie lactée.
b) Donner en km, l’ordre de grandeur de la distance D séparant Andromède de la Voie lactée.
c) Qu’y a-t-il essentiellement entre ces deux galaxies ?
Exercice.4 :
L’histoire a retenu le nom de F.W Bessel comme le premier astronome à avoir déterminé la distance entre une étoile et
le Soleil. A la même époque, vers 1830, Friedrich G.W Struve avait également trouvé la distance qui sépare le Soleil de Véga,
la 5ème étoile la plus brillante du ciel, par la même méthode dite de la <<parallaxe>>.
La parallaxe annuelle d’une étoile est l’angle  sous lequel le segment Terre-Soleil est vu depuis l’étoile. (Voir schéma ci-dessous)
T Terre au jour J + 6 mois
ST = 1 u.a
S
D

E
T Terre au jour J
La valeur de est mesurée en visant l’étoile à six mois d’intervalle. Pour Véga, F.G.W Struve avait obtenu une valeur de égale à
0,125 seconde d’arc.
Données :
 1 a.l = 9,5.1015 m
 1 u.a = 1,5.108 km
1. Exprimer en degré (°), sachant qu’il y a 3 600 secondes d’arc dans un degré.
2. Dans le triangle rectangle SET, exprime la tangente de l’angle à partir de la distance D de l’étoile au Soleil, et de
la distance ST de la Terre au Soleil.
3. Calculer la distance D en m.
4. Calculer D en a.l.
5. Aujourd’hui la distance de Véga au Soleil est estimée à 25,4 a.l. Le résultat obtenu par F.G.W Struve est-il correct ?
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