AO Leçon 01b E L - Le système solaire

Cours de Sciences et Technologies – Libois Michel - L'air - Leçon 1b
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LE SYSTEME SOLAIRE
(vidéo CPS)
Dans les Pyrénées, sur le Pic du Midi à 2860 m, se trouve le plus haut des
observatoires d’………………………………… français.
Le fait d’installer un ……………………… aussi haut permet d’obtenir de meilleures
images du ciel car l’air y est plus pur. Il y a moins de nuages, moins de ……………………
atmosphériques et moins de mouvements d’air. La couche atmosphérique est moins
épaisse et nous sommes éloignés des pollutions ………………………………… .
Dans cet observatoire équipé de toute une série de télescopes et de lunettes
astronomiques, on travaille surtout la nuit. Une vingtaine de personnes de professions
diverses : techniciens, cuisiniers et bien entendu des astronomes, y séjournent en
permanence. Uniquement ravitaillés par un ………………………………… , tout y est prévu
pour pouvoir rester isolé durant plusieurs jours notamment en période de tempête.
Planète ou étoile ?
Une étoile est une énorme boule de gaz très chaude ( plusieurs millions de
degrés) qui émet de la lumière.
Une planète, beaucoup plus froide, n’émet pas de lumière mais peut, parfois,
en refléter beaucoup . Il est donc possible de confondre une étoile avec une planète.
« ………………………………………… » n’est pas une étoile mais bien la planète « Vénus »
qui nous renvoie la lumière du Soleil.
Une planète n’est pas forcément solide comme « La Terre », elle peut aussi être
gazeuse comme « ……………………… » et « ……………………… ». Dans tous les cas, elle
tournera toujours autour d’une étoile, elle aura une forme sphérique et son orbite sera
dégagée de tout autres corps célestes (voir coupure de presse n°1 en annexe).
On compte huit planètes principales, dont la nôtre, qui tournent autour de notre
…………………………… , « le Soleil », et forment ce qu’on appelle « le système solaire ».
Le centre de l’univers
Notre Soleil n’est pas le centre de l’univers. Il n’est qu’une petite étoile parmi
les cents milliards d’autres étoiles qui constituent notre galaxie, « …………………………
………………………………………… ».
Notre galaxie est une sorte de gigantesque disque en forme de spirale qui tourne sur
lui-même en 250 millions d’années. Il existe plus de cent milliards de galaxies dans
l’univers. La plus proche de nous est « la galaxie d’Andromède » suivie par
« …………………………………………………………… ».

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La gravitation universelle.
Au lieu d’être projetées dans l’univers, les planètes tournent toutes autour du
soleil dans le sens anti-horlogique. Cela est dû à une force d’……………………………………
entre le soleil et chaque planète : la force gravitationnelle.
On la désigne généralement sous le nom de « gravitation universelle ».
Principe de la gravitation universelle :
Deux corps s’attirent mutuellement
avec une force proportionnelle au produit de leur masse
et inversement proportionnelle au carré de leur distance.
C’est la même force que celle qui s’exerce entre une pomme et la Terre. La Terre
attire la pomme comme la pomme ………………………… la Terre avec cette même force.
Mais comme la pomme est très petite par rapport à la Terre, c’est la pomme qui se
……………………………… et non la Terre. La pomme « tombe » sur la Terre.
La ………………… du Soleil est mille fois supérieure à celle de toutes les planètes
réunies. C’est pour cela que ce sont les planètes qui se déplacent et non le Soleil.
Alors que leur vitesse de déplacement
voudrait les faire s’éloigner du Soleil,
les planètes sont retenues par
la gravitation qui les attire.
La résultante de ces deux forces
est à l’origine du déplacement
circulaire des planètes. On dit que les
planètes …………………… autour du Soleil.
La gravité varie également avec la distance entre les deux corps. Plus une
planète sera ………………………… du Soleil, plus la gravitation sera forte. Cette planète
devra donc tourner beaucoup plus vite pour s’opposer à l’attraction ……………………… .
Mercure, plus proche, met trois mois pour tourner autour du Soleil alors que Pluton,
plus …………………………… , met 248 ans. La Terre tourne autour du Soleil en 365 jours
et 6 heures à la vitesse de 110.000 km/h.
Soleil

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Force gravitationnelle et pesanteur
Cette force que nous appelons la pesanteur qui nous cloue au sol, qui donne
le pesant, le poids, aux choses est la force gravitationnelle. Elle est proportionnelle
au produit ( multiplication ) de la masse des deux corps et inversement
proportionnelle au carré de la distance qui sépare leurs deux centres de gravité.
Elle se calcule selon la formule :
La force gravitationnelle ou la force de pesanteur = G ( m x mT ) / d
2
m : la masse du corps
mT : la masse de la Terre ( 5,9742 . 10
24
kg )
D : distance entre les deux centres de gravité soit le rayon moyen de la Terre ( 6.367.10
3
m )
G : une constante gravitationnelle ( 6,67428 . 10
-11
m
3
/kg.s
2
)
Une force étant égale à une masse multipliée par une accélération ( F = m x a ),
« l’accélération de la pesanteur » appelée « g » est égale :
g = G mT / d
2
= 9,81 m/s
2
Mais la terre n'est pas sphérique : c'est
un géoïde. La différence de diamètre entre
les pôles et au niveau de l'équateur est de 42
km. Une personne sur l'équateur est plus
éloignée du centre de la Terre que celle
située au pôle ( une différence de 21 km ).
La gravité diminuant avec la distance au
centre de la Terre, la personne à l'équateur
subit donc une force de gravitation moindre
que celle aux pôles. On s'y sent plus léger de
quelques centaines de grammes. ( Environ
400 g pour un individu de 80 kg )
La force centrifuge ( force qui veut que l’objet s’éloigne du centre de
rotation ) qui est à son maximum à l'équateur, du fait de l'éloignement par rapport
à l'axe de rotation, augmente ce phénomène d'allégement. Son effet opposé à la
gravité est cependant très faible.
C’est la somme des effets de gravitation et de force centrifuge qui nous donne
l’accélération de la pesanteur en un lieu de la planète.
Retenons également que l'altitude à laquelle on se situe réduit également la
pesanteur à raison de 0,025 g par kg tous les 100 m d'élévation.
g (m/s²)
Moyenne 9, 81
A l’équateur 9, 780 49
Aux pôles 9, 832 21
Il est donc plus facile de battre un record olympique à Mexico plutôt qu’au Québec

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Notre étoile : le Soleil
La naissance du Soleil
Comme toutes les étoiles, le Soleil s’est formé à partir d’un nuage de poussières
et de …………………………… principalement de l’hydrogène ( H ).
La gravitation universelle a attiré les uns vers les autres les atomes d’hydrogène et les
poussières. Soumis à cette force, le nuage s’est concentré et contracté. Les gaz se
sont ………………………… et échauffés comme l’air emprisonné dans une pompe à vélo.
Lorsque ces gaz ont atteint plusieurs millions de degrés, le Soleil s’est mis à …………….
Le fonctionnement du Soleil
A l’intérieur du Soleil, la température atteint 14 millions de degrés. A cette
température, l’hydrogène se transforme en hélium (He). C’est une réaction de …………
………………………………………… . Nous avons quatre noyaux d’hydrogène qui fusionnent
pour former un noyau d’hélium. Lors de cette réaction, l’hydrogène perd un peu de sa
masse qui, en se ……………………… , se transforme en rayonnement (photons).
Chaque seconde, le Soleil perd 4 millions de tonnes d’hydrogène. L’énergie
produite dans son cœur remonte lentement vers la surface où les gaz sont encore à
plus de 6.000 degrés et y provoque beaucoup d’agitation. Cette énergie quitte la
surface solaire sous forme de rayonnement électromagnétique, principalement
calorifique et lumineux.
Depuis 4,5 milliards d’années, le Soleil, situé à 150 millions de km de la Terre,
nous bombarde de ses rayons qui mettent 8 minutes avant de parvenir jusqu’à nous.

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A la surface du Soleil
Afin de se protéger les yeux lors de leurs observations solaires, les astronomes
doivent utiliser une lunette équipée de nombreux ……………………………… spéciaux.
Lorsqu’on examine le Soleil, on constate qu’il tourne sur lui-même et que sa
surface est toute …………………… . On parle de « la granulation » de la surface solaire.
Cette granulation est l’aspect visible de l’agitation qui règne à la surface du Soleil. En
permanence chauffé par les réactions thermonucléaires internes, l’atmosphère en
………………………… projette vers l’espace de gigantesques bulles de gaz à des vitesses
de plusieurs milliers de kilomètres par seconde. Ces bulles d’un diamètre de plus de
1000 km, grandes comme la France, évoluent très rapidement. En quelques minutes,
elles se forment, grossissent, se fragmentent en petits morceaux puis …………………… .
D’autres observations du Soleil se font à l’aide d’un ………………………………… qui
recrée artificiellement l’éclipse solaire. Une éclipse est la conséquence du passage de
la ……………… devant le Soleil. La Lune vient cacher le Soleil. En masquant sa surface,
le coronographe permet de très bien voir la ………………………… gazeuse qui l’entoure.
C’est ainsi qu’il est possible d’observer les jets de gaz très brillants qu’on appelle
des « ……………………………………………… ». Celles-ci peuvent atteindre une distance
égale à celle de la Terre à la Lune.
Tous les onze ans environ, le Soleil entre dans une période d’activité plus
intense. Nous avons alors l’apparition d’énormes ……………… sombres à sa surface. On
les appelle des « tâches solaires ». Ces zones moins denses et plus froides (3.800°C)
sont à l’origine de perturbations du champ magnétique solaire.
Durant cette période de forte …………………………… solaire, on a des jets de gaz
encore plus violents qu’on appelle des « éruptions solaires ». Ces éruptions solaires
projettent dans l’espace de grandes quantités de particules très ……………………………
qui mettent quelques jours pour arriver à la Terre.