Chapitre 7 - Description de l`univers

Thème 2 : L’Univers
L’Homme a de tout temps observé les astres afin de se situer dans l’Univers.
L’analyse de la lumière émise par les étoiles lui a permis d’en connaître la
composition ainsi que celle de leur atmosphère et de la matière interstellaire.
L’étude du mouvement des planètes autour du Soleil l’a conduit à la loi de gravitation
universelle.
Une première présentation de l’Univers
Le remplissage de l’espace par la matière est essentiellement lacunaire aussi bien
au niveau de l’atome qu’à l’échelle cosmique. Les dimensions de l’Univers sont telles
que la distance parcourue par la lumière en une année est l’unité adaptée à leur
mesure.
L’Univers
Chapitre 7
Description de l’Univers
Seconde
Pré-requis :
- L’atome est constitué d’un noyau et d’électrons
- La matière a une structure lacunaire
- Le système solaire se compose d’une étoile, le Soleil, autour duquel tournent huit planètes
Objectifs :
Savoir que le remplissage de l’espace par la matière est essentiellement lacunaire, aussi bien au
niveau de l’atome qu’à l’échelle cosmique
I Description de l’univers
La matière est constituée d’atomes. Un atome est constitué d’un noyau autour
duquel les électrons sont en mouvement. L’atome est environ 100 000 fois plus gros
que son noyau. Entre les électrons et le noyau, il y a du vide : on dit que l’atome a
une structure lacunaire.
Le système solaire est constitué du Soleil et de 8 planètes en mouvement autour du
Soleil. Entre les planètes et le Soleil, il y a essentiellement du vide.
Une galaxie est un regroupement d’étoiles. Notre Galaxie est la Voie Lactée. Elle
comporte plusieurs centaines de milliards d’étoiles. Autour de certaines de ces
étoiles se trouvent des planètes, appelées exoplanètes, et des systèmes planétaires
extrasolaires. Entre les étoiles d’une galaxie, comme entre les galaxies, il y a
essentiellement du vide.
De l’atome aux galaxies, le remplissage de l’espace par la matière est
essentiellement lacunaire.
Ordres de grandeur : du noyau de l’atome à l’Univers
II L’année lumière
Objectifs :
Connaître la valeur de la vitesse de la lumière dans le vide (ou dans l’air)
Connaître la définition de l’année de lumière et son intérêt
Expliquer l’expression : « Voir loin, c’est voir dans le passé »
1) Propagation rectiligne de la lumière
Dans le vide ou dans un milieu transparent homogène, la lumière se propage
en ligne droite.
2) Vitesse de la lumière
La vitesse de propagation de la lumière dans le vide ou dans l’air est :
c = 3,00.108 m.s-1
Aucun objet ne peut aller plus vite que la lumière : sa vitesse est une vitesse
limite.
3) L’année lumière
L’année de lumière (al) est la distance parcourue par la lumière, dans le vide,
en une année.
La lumière parcourt une distance de 3,00.108 m en une seconde. Un an
représente 365,25 jours de 24 heures où une heure correspond à 3 600
secondes.
On a donc 1 al = 365,25 x 24 x 3 600 x 3,00.108 = 9,47.1015 m
1 al = 9,47.1015 m = 9,47.1012 km
4) Voir loin, c’est voir dans le passé
Dans le vide, la lumière parcourt en un an une distance égale à 1al. Exprimer
une distance en années de lumière revient ainsi à donner en années la durée
mise par la lumière pour parcourir cette distance.
Pour des objets très éloignés, comme les galaxies, la lumière émise voyage
pendant de nombreuses années avant de nous parvenir : les événements que
nous observons se sont donc déroulés dans un passé très lointain.
Plus l’objet est éloigné, plus la durée du trajet de la lumière est longue et plus
nous observons dans le passé.