ULCO Année Universitaire 2016 2017 Semestre 1 Séance de

ULCO Année Universitaire 2016 2017 Semestre 1 Séance de travaux dirigés de planétologie.
David Pinte/Cédric Jamet. Tous les exercices ne seront pas traités lors de la séance. Chacun devra
donc essayer de résoudre les autres seul ou avec des ami(e)s. Seuls les exercices nécessitant du
calcul sont corrigés. Les autres se résolvent par raisonnement et l’utilisation du cours ou quelques
recherches dans les livres ou sur le net.
Exercice 1 : Utilisation du logiciel d’éphémérides Stellarium.
Démonstration à l’écran.
 Ciel du soir et constellations, Zodiaque et planètes, Conjonction, Phase et éclipse,
Ephémérides pour une soirée d’observation.
Exercice 2: Les planètes extrasolaires.
Commenter chacune des figures suivantes.
Exoplanètes au 13.11.2016
Exoplanètes au 13.11.2016

Exercice 3 : L’eau dans le système solaire. Il est une idée reçue que l’eau n’existe que sur la Terre.
C’est totalement faux.
a) Reconnaitre les astres des photographies ci-dessous et indiquer l’état(s) dans lequel(s) s’y
trouve l’eau. Pourquoi la terre est-elle particulière ?
b) Europa et Encelade expulse de la vapeur d’eau par d’immenses geysers. Pouvez-vous
proposer une explication de l’échauffement interne de ces astres qui donne ces geysers ?
Exercice 4 : La hauteur du mont Aeolis et Curiosity.
En utilisant la trigonométrie la plus simple, évaluer la distance du robot Curiosity au mont Aeolis
bien visible sur la photographie. Des mesures annexes ont permis de connaitre l’altitude de Aeolis
Mons par rapport au fond du cratère où se trouve Curiosity : h = 5500 m.
 L’énoncé a été complété à l’oral par la donnée supplémentaire que l’angle de vu du Mont
Aeolis vaut 10° de sa base à son sommet. On peut alors calculer.
Exercice 5 : Evaluation de la période de rotation de Jupiter.
Lors d’une mission au T60 du Pic du midi, des observateurs chevronnés ont enregistré un spectre de
Jupiter, donné ci-dessous. Connaissant l’effet Doppler, ils en ont déduit que la vitesse de rotation de
Jupiter à l’équateur vaut environ 9.7 kms-1. Comment ont-ils procédé pour obtenir ce résultat ?

On utilisera la formule suivante qui exprime l’effet Doppler dans ce cas : 
L’effet Doppler est un décalage en longueur d’onde de la lumière provoqué par le mouvement d’un
récepteur par rapport à une source. Il nous dit que si la source émet à la longueur d’onde λe alors elle
sera reçue donc observée à la longueur d’onde λr selon la formule :
Où Vr est la vitesse radiale de déplacement entre la source et le récepteur, positive si les deux
s’éloignent, négative si les deux se rapprochent. Appliquons cet effet Doppler au gaz de la planète
Jupiter, en son équateur, là où a été pris le spectre.
Le Soleil émet sa lumière à la longueur d’onde  . En A, qui se déplace vers l’observateur à la
vitesse -Vrot la lumière est reçue à la longueur d’onde :  selon la formule :
.
Quelques très courts instants plus tard, elle est réémise à la même longueur d’onde.
Elle voyage alors jusqu’à la Terre où l’observateur la reçoit à la longueur d’onde
.
De même en B, en tenant compte maintenant que B s’éloigne de l’observateur.

.
Ainsi l’écart en longueur d’onde entre les rayonnements issus des points A et B et reçus sur la Terre
est de :
=  soit
L’application numérique avec 
donne alors :
=9.5 km/s.
Il existe un écart avec la vitesse de rotation de Jupiter de 13.07 km/s à cause de la nature du
montage et de la structure de l’atmosphère de Jupiter.
Dans les calculs, on a utilisé l’approximation mathématique : pour x suffisamment petit on a
Exercice 6 : La pluie sur Titan.
La composition chimique, les températures et les pressions enregistrées au sol de Titan, amène une
conclusion. Laquelle ? On répondra en utilisant les schémas et images données ci-dessous.
Dégazage à l’atterrissage du robot.
Profil de
l’atmosphère de
Titan
Nuages dans l’atmosphère de Titan

Exercice 7 : La différence de taille de la super Lune.
La Lune orbite autour de la Terre sur une ellipse de demi-grand axe a = 384 400 km et d’excentricité
e = 0.055. Elle passe donc à chaque tour près de la Terre. Evaluer la variation relative de rayon
apparent entre son passage à l’apogée et son périgée.
On donne R Lune = 1737 km, R Terre = 6378 km.
D’abord on rappelle que la distance minimale entre le foyer et un point d’une même ellipse
d’excentricité e et de demi-grand axe a vaut a (1+e) et la distance maximale a (1+e). Puis on appelle
rayon apparent d’un astre, très éloigné de l’observateur, le rapport entre son rayon RL et sa distance
DL. C’est un nombre sans dimension associé à un angle, souvent noté α.
On a donc :
Lors de son rapprochement maximum de novembre 2016, la Lune apparaissait donc 11% plus
grosse. Comme son diamètre apparent vaut 30’ d’angle, elle se voyait plus grosse de 3’ environ. C’est
légèrement perceptible à l’œil nu.
Rivières sur Titan.
Phases
physique
du
Méthane