TP n° 11
TP
Physique
Lumière et Astrophysique
I) Objectifs
- Extraire d’un document des informations scientifiques
- Utiliser Internet pour rechercher des informations biographique et scientifiques
- Déterminer des longueurs d’onde de certaines raies d’absorption présentes dans le spectre du Soleil
- Retrouver les éléments chimiques responsables de ces raies d’absorption dans la chromosphère du soleil.
II) Utilisation d’un texte scientifique.
1) texte écrit par L.Goughenheim et intitulé ‘’la lumière transporte le message des astres’’.
Pendant de nombreuses années, l’astronome était celui qui étudiait le mouvement des astres. En 1840, Bessel pouvait
dire que l’unique tâche de l’astronomie consiste à ‘’trouver les règles du mouvement de chaque astre et en déduire sa
position à chaque instant’’. Le reste lui paraissait ‘’non pas à proprement parler indigne d’attention, mais sans aucun
rapport avec l’intérêt astronomique proprement dit’’.
C’est que la situation de l’astronome est difficile. Il peut rarement expérimenter sur les objets de son étude ; le plus
souvent, il doit se contenter de les observer. Planètes, étoiles, galaxies sont situées à de telles distances de la Terre ,
qu’il est difficilement imaginable de les explorer in situ, malgré les exceptions heureuses que constituent les
météorites et les rayons cosmiques qui s’écrasent sur le sol de la Terre, ou les explorations récentes et spectaculaires
de la Lune et de Mars.
Vers le milieu du 19 ème siècle, le grand philosophe Auguste Comte fit une prédiction malheureuse. Nous ne pourrons
jamais savoir, disait-il en substance, de quoi est fait le Soleil, car sa température est trop élevée pour que nous
réussissions jamais à nous en approcher. Quelques années plus tard, en 1859, Kirchhoff et Bunsen, en identifiant
certaines raies spectrales obtenues en laboratoire, ouvraient à l’astronomie une ère nouvelle. L’astrophysique était
née, dont le but est de comprendre la nature physique des astres, leur formation et leur évolution. La quasi-totalité de
l’information que nous possédons sur les conditions physiques qui règnent dans les astres est véhiculée par le
rayonnement. C’est l’analyse de ce rayonnement, et en particulier son analyse spectrale, qui joue le rôle d’agent de
décodage.
Nous connaissons trois types de spectres : les spectres continus, les spectres de raies d’émission et les spectres de
raies d’absorption. Les lois qui décrivent les conditions de formation de ces différents spectres portent le nom du
physicien allemand G.Kirchhoff qui les publia en 1859 en collaboration avec R.Bunsen.
Elles s’expriment de la manière suivante ;
LOIS DE KIRCHHOFF
1. Un gaz à pression élevée, un liquide ou un solide, s’ils sont chauffés, émettent un rayonnement, dit
thermique, dont le spectre est continu et contient toutes les longueurs d’onde (ou ‘’couleurs’’).
2. Un gaz chaud, à basse pression, émet un rayonnement uniquement pour certaines longueurs d’onde
(ou ‘’couleurs’’) bien spécifiques. Le spectre de ce gaz présente alors des raies d’émission.
3. Un gaz froid, à basse pression, s’il est situé entre l’observateur et une source de rayonnement continu,
absorbe certaines longueurs d’onde (ou ‘’couleurs’’), produisant ainsi des raies (ou bandes) sombres dans le
spectres continu. Ces longueurs d’onde sont celles qu’il émettrait s’il était chaud.
2) Questions
a) Etablir une chronologie de l’évolution de l’astronomie au cours du XIX eme siècle.
b) Pourquoi l’astronome a-t-il une situation peu confortable semble-t-il dans son travail.
c) Faire une présentation en 2 lignes des personnes citées dans ce texte.
d) Pourquoi Auguste Comte a-t-il commis une erreur dans ses déclarations.
e) Comment connaît-on les informations relatives à une étoile.