Météorologie du système solaire

Météorologie du système solaire
Compétences évaluables
Exemples de champs scalaires et vectoriels: pression, température, vitesse
du vent.
Problématique
Faire de la planétologie comparée en s’intéressant aux caractéristiques des
atmosphères de différentes planètes ou satellites du système solaire.
Groupe recherche formation-Strasbourg
Rayon : 3400 km
Masse : 6,4 . 1023 kg
Période de rotation : 24 h 37 min
Période de révolution : 687 jours
Pression : 7 à 9 hPa
Température : -140°C à 20°C
Composition chimique de l’atmosphère :
 CO2 : 95,32 %  O2 : 0,13 %
 N2 : 2,7 %
 CO : 0,07 %
 Ar : 1,6 %
 H2O : 0,03 %
Rayon : 6400 km
Composition chimique de l’atmosphère :
24
Masse : 6 . 10 kg
 N2 : 78,11 %
 H2 O : 0 à 7 %
Période de rotation : 23 h 56 min
 O2 : 20,95 %
 CO2 : 0,04 %
Période de révolution : 365,25 jours
 Ar : 0,93 %
Pression : 1013 hPa
Température : -89°C à 58°C
Terre
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Mars
L’atmosphère martienne
L’atmosphère ténue de la planète Mars
L’atmosphère terrestre est cent fois plus dense
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Comparaison des couches atmosphériques des deux
planètes
Les tempêtes martiennes
Les tempêtes de poussières martiennes peuvent recouvrir la
planète entière et entraîner une baisse conséquente de la
température.
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Les phénomènes climatiques,
comme les tempêtes ou les
cyclones, visibles sur Terre
s’observent
également
sur
d’autres planètes, comme Mars.
Rayon : 6050 km
Masse : 4,9 . 1024 kg
Période de rotation : -243 jours
Période de révolution : 224,7 jours
Vénus
Pression : 93000 hPa
Température : 440°C à 490°C
Composition chimique de l’atmosphère :
 CO2 : 96,5 %  Ar : traces
 N2 : 3,5 %
 CO : traces
 SO2 : traces
 H2O : traces
Rayon : 6400 km
Composition chimique de l’atmosphère :
24
Masse : 6 . 10 kg
 N2 : 78,11 %
 H2 O : 0 à 7 %
Période de rotation : 23 h 56 min
 O2 : 20,95 %
 CO2 : 0,04 %
Période de révolution : 365,25 jours
 Ar : 0,93 %
Pression : 1013 hPa
Température : -89°C à 58°C
Terre
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Vénus, une planète où il ne fait pas bon vivre
De violentes tempêtes balayent la
surface de Vénus, avec des vents de
plus de 500 km/h.
Des pluies d’acide sulfurique
concentré s’abattent en permanence
sur le sol de Vénus.
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L’effet de serre sur Vénus est extrême, la température de
surface atteint les 470 ° C, il n’y a aucune trace d’eau
liquide.
Rayon : 2575 km
Masse : 1,34 . 1023 kg
Période de rotation : 16 jours
Période de révolution : 16 jours
Titan
Pression : 1470 hPa
Température : -180°C
Composition chimique de l’atmosphère :
 N2 : 98,4 %
 C3H8 : traces
 CH4 : 1,5 %
 C2H2 : traces
 C2H6 : traces
 HCN : traces
Rayon : 6400 km
Composition chimique de l’atmosphère :
24
Masse : 6 . 10 kg
 N2 : 78,11 %
 H2 O : 0 à 7 %
Période de rotation : 23 h 56 min
 O2 : 20,95 %
 CO2 : 0,04 %
Période de révolution : 365,25 jours
 Ar : 0,93 %
Pression : 1013 hPa
Température : -89°C à 58°C
Terre
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Titan, une Terre à l’état primitif
La sonde Cassini a mis en évidence des fleuves et mers
d’hydrocarbures à la surface de Titan, le plus grand
satellite de Saturne. L’atmosphère de Titan est proche
de celle de la Terre primitive, d’où l’intérêt porté par les
scientifiques à ce satellite.
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La module Huygens s’est posé sur Titan
après avoir traversé son atmosphère. Celui-ci
a découvert que le sol était composé d’un
mélange de glaces d’eau et d’hydrocarbures.
Son atmosphère est composée de
dihydrogène (85%) et d’hélium (13%)
essentiellement.
Sa couleur bleue vient du méthane
qui absorbe le rayonnement dans le
rouge.
Sur Neptune certains vents peuvent
atteindre 2000 km/h, ce sont les plus
violents du système solaire
Neptune
Son atmosphère est composée
d’eau (65%) et de dihydrogène
(20%) essentiellement.
Sous sa surface glacée, il y aurait
de l’eau liquide en grande
quantité.
La rotation et la révolution de ce
satellite sont synchrones.
Le volcanisme est très actif.
L’atmosphère se forme peu à
peu et s’enrichit en SO2.
La rotation et la révolution de
ce satellite sont synchrones.
Encelade
(Satellite de Saturne)
Ailleurs dans le système solaire …
Io
(Satellite de Jupiter)
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Questions
Mars
1) Quelle grandeur physique permet de montrer que l’atmosphère de Mars est
beaucoup plus ténu que celle de la Terre? S’agit-il d’un champ scalaire ou d’un
champ vectoriel?
2) Calculer le rapport entre les deux valeurs de cette grandeur, celle mesurée sur
Terre et celle mesurée sur Mars.
3) Pourquoi les tempêtes martiennes, comme celle observée en Septembre 2001,
entraînent-elles une baisse brutale de la température à la surface de la planète?
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Questions
Vénus
4) Quelle molécule présente sur Vénus est responsable de l’effet de serre observé?
5) Comparer les conditions de pression et de température sur Vénus et sur la
Terre, qu’en concluez-vous?
6) D’où peut provenir l’acide sulfurique présent en grande quantité dans
l’atmosphère de Vénus?
7) Le phénomène est-il observé sur Terre? Si oui, quelles en sont les
conséquences?
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Questions
Titan
8) Quels sont les hydrocarbures présents à la surface de Titan?
9) On dit que Titan est une Terre à l’état primitif, quel phénomène a pu
permettre à la Terre de se transformer pour devenir telle que nous la connaissons
de nos jours?
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Questions
Ailleurs dans le système solaire
10) Io et Encelade sont des satellites de Jupiter et Saturne, respectivement. Leur
rotation et leur révolution sont synchrones, cela signifie que la durée de leur
révolution autour de leur planète est égale à la durée de leur rotation sur ellemême. Qu’observerait-on depuis Jupiter ou Saturne en regardant ces satellites?
11) Quel autre satellite du système du système solaire a cette particularité?
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