Activité. De quoi est composé le Soleil

Comment les scientifiques connaissent la composition chimique
d’une étoile ?
S3 J‘analyse des résultats expérimentaux et j’en tire des conclusions N I C E
Quelle matière constitue notre étoile : le Soleil ?
On ne posera jamais de sonde spatiale sur les étoiles car elles sont trop chaudes et,
hormis le Soleil, trop lointaines. Toutefois en 2018 pour comprendre le comportement
indiscipliné du Soleil et de ses tempêtes, un engin spatial sans précédent, appelé Solar
Orbiter est destiné à braver la chaleur féroce du Soleil et transporter ses télescopes à
moins d'un quart de la distance de la Terre au Soleil, où la lumière du Soleil est 20 fois
plus intense que sur Terre. L'étude du Soleil est importante car il s'agit de la seule étoile
observable dans de bonnes conditions.
Doc.1. Le spectroscope : un instrument des astrophysiciens
C'est un appareil qui permet d'observer un spectre lumineux. Le spectre
est la figure que l'on obtient lorsqu'on décompose une lumière.
Doc.2. Le spectre solaire
Grâce à un spectroscope, la lumière blanche du Soleil peut être
décomposée en différentes lumières colorées correspondant aux
couleurs de l'arc-en-ciel. Cette multitude de lumières colorées est
appelée un spectre.
Dans le cas du Soleil, le spectre obtenu est dit spectre continu.
Vue d'artiste : Solar Orbiter

Doc.3. Les raies d’absorption et les éléments chimiques
Avec des spectroscopes de précisions, les astrophysiciens observent de fines raies
sombres verticales. On les appelle raies d'absorption. Elles sont dues aux éléments
chimiques présents dans l'atmosphère solaire. Lorsqu’un élément est présent, il absorbe
une partie de l’énergie lumineuse émise par le Soleil, ce qui fait apparaître une raie
sombre.
On peut alors déterminer la composition de l'atmosphère solaire.
Doc.4. Les éléments chimiques
Dans un spectre chaque raie correspond à la longueur d'onde d’une lumière colorée.
Cette longueur d'onde est exprimée en nanomètre ( 1nm = 10-9 m). La longueur d'onde
d'une lumière colorée est liée à l'énergie. Plus la longueur d'onde est faible plus énergie
lumineuse est importante. Ainsi le violet est la lumière visible qui fournit le plus d'énergie.
Les rayons lumineux ultraviolet produisent encore plus d’énergie et peuvent brûler la peau
voire générer des cancers d'où l’intérêt d'appliquer une bonne crème solaire en été !
Élément chimique Longueur d’onde possible (en nm)
H (hydrogène) 388, 410, 486, 656
He (hélium) 447, 502, 546, 587, 623
Na (sodium) 589
Mg (magnésium) 309, 470, 517
Ca (calcium) 397, 430, 422, 458, 616
Cr (chrome) 464
Ti (titane) 466, 498
Ni (nickel) 508, 509
Fe (fer) 389, 404, 426, 428, 438, 452, 459, 527, 536
Mn (manganèse) 402, 403
Ni (nickel) 508, 509
O2 (dioxygène présent dans l'atmosphère terrestre) 686
Tableau donnant les longueurs d’ondes des couleurs que peuvent absorber des éléments chimiques.
Spectre et raies d’absorption du Soleil

Question
Grâce aux différents documents, et en identifiant les raies dans le spectre, trouver les
éléments chimiques présents dans le Soleil. Vous compléterez le document ci-dessous.
Raie Couleur Longueur d’onde Élément responsable
A et B rouge 759 nm et 686 nm oxygène terrestre
C rouge
D1 orange
D3 jaune
E vert
F bleu
G bleu
h bleu
Conclusion :
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