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UE Sciences de l’Univers : ASTRONOMIE LICENCE ST B - S1 Luc Duriez Comprendre l’Univers http://www.univ-lille1.fr/lal/ Observation de l’Univers : - rayonnement électromagnétique - rayonnements corpusculaires - (rayonnement gravitationnel) - rayons Gamma - rayons X - Ultra-Violet (UV) - visible - Infra-Rouge (IR) - radio < 0.1 nm 0.1 - 20 nm 20 - 390 nm 390 - 760 nm 0.760 - 300 µm 0.3 mm - 30 m Energie des rayonnements électromagnétiques c = 2.99792458 108 m/s h = 6.6262 10-34 J s h c = 1.98648 10-25 J m l = 1 m (radio) : E = 1.9865 10-25 J E=hn=hc/l l = 1 mm (IR) : E = 1.9865 10-19 J = 1.235 eV l = 1 nm (X) 1 eV = 1.6022 10-19 J : E = 1.9865 10-16 J = 1.235 103 eV l = 0.001 nm (g): E = 1.235 MeV Filtre atmosphérique => Observations terrestres : visible, proche IR et radio lunettes, télescopes, radiotélescopes photographie, CCD, spectrophotométrie … => Observations spatiales : tout le spectre électromagnétique satellites astronomiques (Hubble, Chandra, Cobe …) sondes spatiales (Voyagers, Galileo, Cassini …) Analyse spectrale : - des sources émettrices - des milieux traversés => composition et conditions physiques => vitesses (Doppler) Proportions du nombre d’atomes de chaque élément chimique dans l’univers, et pourcentage en masse Hydrogène 1 000 000 Hélium 80 000 Oxygène 700 Carbone 400 Azote 100 Néon 100 Silicium 40 Fer 30 Magnésium 30 Soufre 20 Aluminium 3 Sodium 2 Nickel 2 Calcium 2 Argon 1 tous les autres 2 74.41% 23.81% 0.83% 0.35% 0.10% 0.15% 0.08% 0.12% 0.05% 0.04% 0.01% CONSTITUANTS de l’ UNIVERS Rayonnements Particules Radio Poussières Grains Agglomérats Planétoïdes IR Planètes V UV Etoiles X } < 0,1 µm < 100 µm < 100 mm < 100 m < 100 km < 100 103 km < 100 106 km } 0,1 à 1000 atomes/cm3 10-30 à 10-7 M 10-7 à 5 10-2 M 5 10-2 à 102 M Relations : Masse - Luminosité - Température M = 2 1030 kg Composition de l’Univers : H ~ 75% spirales Galaxies elliptiques irrégulières Matière intergalactique Rayonnements > 1 M 20 < 1 M 20 La Galaxie étoiles planètes matière interstellaire Étoiles étoiles naines (ex : Soleil) étoiles géantes naines blanches étoiles à neutrons trous noirs Planètes grosses planètes astéroïdes, satellites comètes, poussières masse 1 M = 2 1030 kg He ~ 24% Étoiles : pour une masse de 1 M (2. 1030 kg) rayon en R volume en m3 densité en kg/m3 étoiles géantes 100 1,43 1033 0.0014 étoiles naines (Soleil) 1 1,43 1027 1400 naines blanches 0.01 1,43 1021 1.4 109 étoiles à neutrons 10-5 (7 km) 1,43 1012 1.4 1018 trous noirs (rayon < 2GM/c2 ) = 4 10-6 (2.8 km) ( 1 R = 700 000 km ) Quelques corps planétaires du système solaire rayon en R masse en M densité en kg/m3 Jupiter 0.10 0.001 1300 La Terre 0.01 3 10-6 5520 Astéroïdes < 2 10-3 < 10-9 (3000) Comètes < 4 10-5 < 10-13 1500 ( 1 M = 2 1030 kg ) ( 1 R = 700 000 km ) ORGANISATION de l’ UNIVERS Nuages de particules et poussières Condensation par autogravitation Systèmes planétaires 106 km Systèmes stellaires 1012 km Systèmes galactiques 1018 km Univers extragalactique 1023 km 1 année de lumière = 1013 km Une planète double : le système Terre - Lune Terre Lune Lune / Terre Rayon 6378 km 1738 km 1 / 3.67 Masse 6 1024 kg 7.4 1022 kg 1 / 81.2 Densité 5.52 3.35 fer < 10% / 30% Vlibération 11.2 km/s 2.3 km/s Rotation propre 23h56m4s 27.3216 j (rotation synchrone) Durée du jour 24h 29.5305 j (lunaison) Inclinaison sur l'écliptique 23°27’ 5° Température 300 K 220 à 450 K (équateur)
