TP2 : Température des planètes, Eau et Vie

TP2 : Température des planètes, Eau et Vie
Activité 1 : Comment évaluer l'énergie solaire reçue à la surface des
planètes
Hypothèse : on s'attend à ce que l'énergie solaire reçue à la surface
d'une planète diminue quand la distance planète-soleil diminue.
Réalisation d'une modélisation avec l'EXAO pour tester l'hypothèse
On mesure l'intensité lumineuse perçu par le photomètre placé au
centre de chaque planète dessinée sur la maquette du TP1. Une
lampe modélise le soleil.
Paramètre variable = distance photomètre-lampe
Grandeur mesurée = intensité lumineuse
Communication des résultats :
Exploitation des résultats :
On constate que plus la distance photomètre-lampe augmente, plus
l'intensité lumineuse diminue. Cette diminution n'est pas linéaire. La
diminution est d'autant plus forte que le photomètre est proche de la
lampe.
Pour aller plus loin : L'intensité lumineuse diminue en fonction de
l'inverse du carré de la distance lampe/photomètre (comme la
fonction 1/X22).
On déduit que l'énergie solaire reçue par les planètes suit la même loi
: décroissance de l'énergie solaire reçue quand la distance
Soleil/planète augmente. Mais ce modèle est loin de la réalité.
Activité 2 : Lien entre énergie reçue et température de surface des planètes
Pb : De quels paramètres dépend la température à la surface d'une planète ?
On s'attend à ce que la température d'une planète dépende de l'énergie solaire
reçue et donc que la température d'une planète soit d'autant plus basse que celle-ci
est loin du soleil.
en fonction de la distance planète/soleil
Analyse du graphique
On constate que les températures mesurées sont :
- proches des températures théoriques pour Mercure et Mars.
- supérieures aux températures théoriques pour Vénus et la
Terre
La température moyenne mesurée pour Vénus est supérieure à
celle de Mercure alors que Vénus est plus loin du soleil.
Je sais que : Vénus et la Terre sont deux planètes possédant
une atmosphère, il y a pas ou très peu d'atmosphère sur Mars et
Mercure (TP1).
On en conclut que la présence d'atmosphère a une influence sur
la température moyenne des planètes
L'écart entre la température théorique et mesurée pour Vénus
est d'environ + 200°C et + 30°C pour la Terre
Vénus a une atmosphère composée à 96% de CO2 et il y a
0,04% de CO2 dans l'atmosphère terrestre.
Or le CO2 est un gaz à effet de serre
On en déduit que la composition de l'atmosphère a aussi une
influence sur la température moyenne des planètes.
Activité 3 : température, eau et vie
Bilan : Facteurs incluençant la température d'une planète :
1- La température moyenne des planètes dépend mais pas seulement de leur
distance à leur étoile.
Elle dépend aussi de la présence et de la composition de l'atmosphère. La
présence de l'atmosphère dépend de la masse de la planète (une planète trop
petite ne peut retenir les gaz).
La composition de l'atmosphère influe sur l'intensité de l'effet de serre. Il est
lié à la présence de gaz à effet de serre (vapeur d'eau, CO2,
méthane=CH4...). Ces gaz piègent une partie des rayons infra-rouges dans
l'atmosphère ce qui contribue au réchauffement de la planète. L'effet de serre
est un phénomène naturel.
Animation : sur l'effet de serre
http://clgstexsteen.no-ip.org/intranet/pagestexhtml/basepedago/svt/svt_anim/animations/
Sans effet de serre, la température d'une planète sera plus basse
que la température mesurée.
2 et 3)
Etat de l'eau sur les planètes rocheuses en fonction de la
température et de la pression atmosphérique
L'état de l'eau dépend de la température et de la pression.
Seules les conditions de T et P de la Terre permettent les 3 états de l'eau. L'eau
liquide n'est présente que sur Terre dans notre système solaire.
4- Les conditions indispensables à la vie
D'après le texte ,
Pour que la vie puisse s'épanouir sur une planète, il faut :
- de l'eau liquide indispensable à la vie
- une atmosphère protègeant les êtres vivants des rayons UV nocifs
- une surface rocheuse qui apporte des éléments chimiques indispensable aux
êtres vivants
Rque : L'O2 n'est pas indispensable à la vie; Certains êtres vivants s'en passent
(comme des bactéries).
Or la Terre est la seule planète rocheuse du système solaire possèdant de l'eau
liquide et une atmosphère. C'est donc la seule planète réunissant les conditions
nécessaires à la vie.
De la vie en dehors du système solaire ? (doc 4 p. 21)
La vie est-elle possible sur les exoplanètes = planètes en dehors du système
solaire ?
Il faut que la planète soit dans la zone d'habitabilité de son étoile. C'est une
zone définie autour d'une étoile où une planète avec atmosphère peut possèder
de l'eau liquide en surface (donc ni trop proche/ni trop loin de l'étoile).
Une planète située dans une zone d'habitabilité ne signifie pas que la planète
est habitée.
Question 3 p. 21
http://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/objets/Images/conditions-vie-systeme-solaire/schema-zone-habitable-classique.jpg