2de_Univers : TP n° 4 Etude du spectre d`une étoile M.HENRY
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2de_Univers : TP n° 4 Etude du spectre d'une étoile M.HENRY ________________________________________________________________________________ ACTIVITÉ 1 : Comprendre le spectre solaire Le Soleil est une boule de 7 × 105 km de rayon, soit environ 110 fois celui de la Terre ! Au coeur, la température est de l’ordre de 15 millions de degrés. Chaque seconde, la fusion des protons en hélium produit une énergie de 383 × 1024 J, soit une énergie équivalente à 6,4 × 1012 fois celle de la bombe d’Hiroshima ! L’énergie produite doit traverser plusieurs couches jusqu’à la photosphère où la température n’est plus que d’environ 6 000 °C. C’est cette fine couche gazeuse qui émet la lumière du soleil, une lumière blanche. A l’extérieur de la photosphère, l’atmosphère de l’étoile (ou chromosphère) contient un grand nombre d’éléments sous formes d’ions ou d’atomes isolés. Ce sont eux qui vont absorber certaines radiations du rayonnement continu émis par la photosphère. photosphère Soleil chromosphère coeur Rayon de lumière Terre Spectre de la lumière quittant l'étoile Spectre de la lumière émise à cette étape Questions : 1. Pour le soleil, quelle est la couche responsable des raies noires ? …................................... 2. Pourquoi peut-on en tirer une information sur la composition chimique de cette couche ? ….......................................................................................................................................................... ….......................................................................................................................................................... ….......................................................................................................................................................... ….......................................................................................................................................................... Compléter la conclusion ci-dessous en choisissant les bons termes parmi les suivants : continu, raies, émission, absorption, bandes. Le spectre de la lumière émise par la photosphère est un spectre d’émission …............... Les éléments de la chromosphère absorbent une partie de ce rayonnement. Le spectre de la lumière reçue sur Terre contient des …......... d’................ . Activité informatique : Sur l'ordinateur, lancer le simulateur « Analyse spectrale ». L'écran de droite représente une zone du ciel visible en été, appelée « le triangle d'été ». Rechercher l'étoile Deneb et cliquer dessus. Son spectre apparaît. Déterminer les atomes présents à la surface de l'étoile, en comparant le spectre de Deneb avec les spectres d'émissions des atomes proposés par le simulateur. Compléter le tableau ci-après : étoiles Deneb ( constellation du cygne ) Vega ( constellation de la Lyre ) Compositions : ( noms des atomes ) Pour chaque atome, préciser les Longueurs d'ondes ( en nm) ACTIVITÉ 2 : Estimation de la température de surface d’une étoile On peut tracer le profil spectral d’une étoile en représentant l’intensité lumineuse des radiations émises par l’étoile en fonction de leur longueur d’onde. Profil spectral du Soleil. λmax La température de surface de l’étoile influe sur l’allure globale de cette courbe. La longueur d’onde λ max du maximum d’intensité lumineuse diminue lorsque la température de l’étoile augmente. On en déduit que les étoiles bleues sont plus chaudes que les étoiles rouges. Ainsi, le profil spectral de la lumière du Soleil (Doc.) montre que λmax = 480 nm. En physique, la loi de Wien nous permet de relier cette longueur d’onde à la température θ de l’étoile. 2,89 x 106 Cette loi s’écrit : θ = - 273 (avec θ en °C et λmax en nm) ƛ max A l’aide de cette relation, vérifier, dans le cadre ci-dessous que la température de surface du Soleil avoisine 5 700 °C.
