Activité 1: activité documentaire Objectifs : Connaissances travaillées : - Décrire la structure de l’Univers et du système solaire. - Différentier Galaxies, évolution de l’Univers, formation du système solaire, âges géologiques. Compétences évaluées : - Exploiter un document sous différente forme. - Maitriser les différentes échelles de structuration de l’Univers. - Dégager une conclusion des interprétations. La formation du système solaire Au départ, il y a environ 10 milliards d’années, ce qui deviendra un jour le système solaire n’est qu’une fraction minuscule d’un gigantesque nuage d’hydrogène et d’hélium qui poursuit son ballet autour du centre galactique. Au fur et à mesure que le temps passe, ce nuage se contracte doucement et s’enrichit en éléments plus lourds lors de l’explosion d’étoiles massives aux alentours, ce qui explique que l’abondance actuelle d’éléments lourds est de l’ordre de 2 pour cent. Finalement, il y a 4,6 milliards d’années, sous l’effet d’une force phénoménale, ce nuage s’effondre sur lui-même et se fragmente en une série de nuages de dimension plus réduite dont l’un deviendra le système solaire avec autour un disque protoplanétaire. http://www.astronomes.com/ Document 1 De façon schématique, le système solaire est divisé entre le Soleil, quatre planètes telluriques internes, une ceinture d'astéroïdes composée de petits corps rocheux, quatre géantes gazeuses externes et une seconde ceinture appelée ceinture de Kuiper, composée d'objets glacés. Au-delà de cette ceinture se trouve un disque d'objets épars, l'héliopause et, selon la théorie avancée par Jan Oort, le nuage d'Oort Document 2 L’Univers est né il y a 13,5 milliard d’années (Ma) lors d’une sorte de grande explosion appelée, Big Bang. A ce moment là, l’Univers est des milliards de fois plus petit qu'un atome, super chaud. Puis il gonfle démesurément, on dit qu’il est en expansion, en moins d’une seconde et sa température chute à 1300 °C , ce qui permet l’apparition de l’hydrogène. Au bout de 3 minutes ; la taille de notre Univers atteint quelques centaines d’années-lumière et sa température est de 330°C. Entre 20 minutes et 380000 ans, l’Univers poursuit son expansion et son refroidissement, les filaments de matières donnant naissances aux futures protogalaxies et protoamas de galaxies. De 100 à 200 millions d’années : formation des premières galaxies, puis des collisions entre Amas de galaxies galaxies sont très nombreuses. Dans les galaxies, de très nombreuses nébuleuses vont données naissances aux premières générations d’étoiles. Une nébuleuse est un nuage de gaz et de poussière, souvent coloré de rouge ou de bleu. Elles brillent souvent lorsqu'elles sont proches d'une étoile dont le rayonnement excite le gaz comme le fait une lampe au néon. Les galaxies contiennent plusieurs dizaines ou centaines de milliards d'étoiles comme le Soleil et toute cette masse attire les galaxies voisines. Elles se rassemblent en général pour former des amas de galaxies et même parfois des amas d'amas de galaxies qu'on appelle des superamas de galaxies. L’Univers continue toujours son expansion et Les nébuleuses : les pouponnières d’étoiles plusieurs théories (Big Bounce, Big Rip, Big D’après David ELBRAZ, cea saclay Crunch) s’affrontent sur le devenir de l’Univers. Document 3 La Voie lactée ou la Galaxie est « notre » galaxie, c'est-à-dire celle dans laquelle se situe le Système solaire. Elle est partiellement visible dans de bonnes conditions d’observation sous la forme d’une bande plus claire dans le ciel nocturne. Comme nous sommes en son sein, et plus précisément à sa périphérie, il est difficile de connaître sa forme exacte, mais on sait qu’il s’agit d’une galaxie spirale barrée d’après les dernières découvertes. Sa forme générale est un disque de plus de 100 000 années-lumière (al) de diamètre comportant un bulbe central, lui-même entouré d’un halo sphérique. Elle contient, selon les derniers relevés du télescope spatial Kepler, entre 200 et 400 milliards d’étoiles, dont le Soleil. Compte tenu de la position très excentrée du Système solaire, les étoiles de notre galaxie les plus éloignées sont distantes d’environ 78 000 al, alors que l’étoile la plus proche du Soleil, Proxima Centauri, se trouve à 4,22 al. 1) A l’aide des différents documents, décrivez en quelques phrases : - la structure de l’Univers et du système solaire. - La formation du système solaire et l’évolution de l’Univers La dénomination « voie lactée » désignait d’abord uniquement la partie observable à l’œil nu de notre galaxie qui crée la bande blanchâtre tracée dans le ciel nocturne par le disque galactique, mais elle est maintenant fréquemment utilisée pour désigner toute notre galaxie. Document 4 La formation des planètes Dans le disque protoplanétaire, les atomes s’agglomèrent au fur et à mesure de leurs rencontres pour devenir des poussières. Celles-ci se regroupent elles-mêmes pour former des petits corps appelés planétésimaux. Cette étape dure quelques millions d’années. Du fait de la turbulence dans le disque, des fluctuations de densité apparaissent et évoluent pour aboutir à des corps de grande dimension, dans un processus appelé l’accrétion. Ces corps continuent à capturer les planétésimaux qu’ils trouvent sur leur chemin et atteignent finalement le stade de planète. La principale phase d’accrétion se termine il y environ 4,4 milliards d’années, même si d’intenses bombardements se poursuivent encore pendant un milliard d’années. L’aspect final des planètes dépend de la distance au Soleil. Près de celui-ci, les éléments légers reçoivent beaucoup d’énergie et sont trop chauds pour se condenser. Le matériau qui constitue ces planètes est donc riche en éléments lourds, tels le fer ou le silicium, ce qui explique leur forte densité. http://www.astronomes.com/ Document Disque protoplanétaire de l’étoile HL Tauri . L’image a été prise par l’observatoire ALMA. Dans le disque qui s’est formé autour de l’étoile centrale, les particules de poussière interagissent et fusionnent pour former des corps de plus en plus grands qui deviendront astéroïdes, comètes et planètes. Crédit : ALMA ESO/NAOJ/NRAO) 5 _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ 2) Réaliser un organigramme classant les objets célestes par taille décroissante. Question Compétences évaluées D1 Com 2 : Exploiter un document sous différente forme. D4 Ana 5 : Dégager une conclusion des interprétations D5 Rep 2 : Maitriser les différentes échelles de structuration de l’Univers 1 1 2 Bilan