Chapitre Opt-4 : Le système solaire

Quatrième : Le système solaire (Chapitre Opt-4)
CLG Les Bruyères Page 1 / 6
Opt-4_Systeme_solaire ♦ 25/01/07 ; 23:56
Chapitre Opt-4 : Le système solaire
Comment s’organise l’Univers ?
Ce document présente l’organisation de l’Univers à différentes échelles : on
passe d’un cadre à l’autre (d’une échelle à l’autre) en multipliant par 1 000.
Cadre 1 (Système Solaire) : A petite échelle, occupant une région d’environ
1 000 milliards de kilomètres de diamètre, on trouve une étoile assez banale,
le Soleil, entouré d’un ensemble de planètes : c’est notre Système Solaire.
Cadre 2 (Etoiles proches) : Replacé dans une région 1 000 fois plus grande,
le Soleil n’apparaît plus que comme une banale étoile noyée au milieu de ses
voisines.
Cadre 3 (Galaxie) : Le Soleil et les étoiles proches n’occupent à leur tour
qu’une minuscule région de notre galaxie, la Voie Lactée, qui s’étend sur
environ 1 milliard de milliards de kilomètres.
Cadre 4 (Amas de Galaxies) : Enfin notre galaxie elle-même affiche des
dimensions modestes par rapport aux amas de galaxies, qui constituent
l’Univers à grande échelle.
Nous allons maintenant nous intéresser à notre système solaire.
La Terre, accompagnée de son satellite naturel (la Lune), tourne autour du Soleil : elle appartient au Système Solaire. Le
système solaire appartient à un ensemble de 100 milliards d’étoiles appelé la Voie Lactée (galaxie).
Une galaxie est un immense ensemble d’étoiles. Il existe une centaine de millions de galaxie dans l’Univers.
Un satellite est un objet qui tourne autour d’une planète. Un satellite naturel est appelé une lune.

Quatrième : Le système solaire (Chapitre Opt-4)
CLG Les Bruyères Page 2 / 6
Opt-4_Systeme_solaire ♦ 25/01/07 ; 23:56
I- QUELLE EST LA STRUCTURE DU SYSTEME SOLAIRE ?
Le système solaire est constitué de huit planètes réparties en deux groupes. La séparation entre ces deux groupes est la barrière
d’astéroïdes.
Planètes telluriques Planètes Géantes
SOLEIL
Mars
La Terre
Mercure
Vénus
Barrière
d’astéroïdes
Saturne
Jupiter
Neptune
Uranus
Astéroïde : petit corps céleste (dans l’espace), constitué de roches ou de métal, gravitant (se déplaçant) autour du Soleil
Le tableau ci-dessous regroupe les distances entre le Soleil et la planète, ainsi que la durée mise par lumière pour atteindre la
planète à partir du Soleil :
Km
Millions de
km
Puissance de 10 de
km Durée (s) h min s
La Terre 150000000 150 1.50E+08 500 0 8 20
Vénus 108000000 108 1.08E+08 360 0 6 0
Mercure 58000000 58 5.80E+07 193 0 3 13
Mars 228000000 228 2.28E+08 760 0 12 40
Saturne 1427000000 1427 1.43E+09 4757 1 19 17
Jupiter 778000000 778 7.78E+08 2593 0 43 13
Uranus 2870000000 2870 2.87E+09 9567 2 39 27
Neptune 4500000000 4500 4.50E+09 15000 4 10 0
Pluton 5950000000 5950 5.95E+09 19833 5 30 33
Durée du trajet de la lumière
entre le Soleil et la planète
Telluriques
Planète
Géantes
Distance d entre le Soleil et la planète
Grâce à ces distances et ses ordres de grandeurs, vous devez positionner les planètes en partant du Soleil.
Remarque : le corps
céleste Pluton n’est
plus une planète du
système solaire.
Quelle est la durée du trajet de la lumière entre le Soleil et les planètes ?
(1) Détermination de la formule ∆ t = d / v à partir de la formule de la vitesse, et vérification grâce aux unités de chacune des
grandeurs physiques implqiuées dans la formule.
La distance d est la distance entre le Soleil et la planète exprimée en mètre.
La vitesse v est la vitesse de propagation de la lumière dans le vide, v = 300 000 000m/s = 3 × 10
8
m/s
(2) Conversion de ces durées en heure, minute et seconde.
La durée obtenue en seconde se convertit en heure en la divisant par 3600 (1h = 3 600s), on ne garde que la partie entière du
résultat. La partie décimale est convertie en minutes en la multipliant par 60, on ne garde que la partie entière du résultat. La
partie décimale est convertie en secondes en la multipliant par 60, on ne garde que la partie entière
Exemple :
pour la Terre, ∆ t = 1,5 × 10
8
/ 3 × 10
8
= 500s
conversion en heure : 500 / 3 600 = 0,1388888h soit 0h
conversion en minute : 0,13888888 × 60 = 8,3333min soit 8min
conversion en seconde : 0,3333 × 60 = 20s soit 20s

Quatrième : Le système solaire (Chapitre Opt-4)
CLG Les Bruyères Page 3 / 6
Opt-4_Systeme_solaire ♦ 25/01/07 ; 23:56
II- ETUDE DE LA TERRE ET DE SON SATELLITE NATUREL
1. La Terre tourne sur elle-même et autour du Soleil
Visionnage du diaporama ‘Le système Soleil-Terre-Lune’
La Terre tourne sur elle-même suivant l’axe des pôles, cette rotation s’effectue d’ouest en
est et elle dure 24 heures.
Le mouvement de la Terre sur elle-même est à l’origine du jour et de la nuit, et de la course
du Soleil dans le ciel. Le Soleil se lève à l’est et se couche à l’ouest.
CIRCUMPOLAIRE AUTOUR DU PÔLE SUD CELESTE
En dirigeant un appareil photographique vers le sud (ou vers le nord dans l’hémisphère
nord) la nuit et avec un temps de pose relativement long, nous pouvons enregistrer les
chemins des étoiles qui ne se couchent jamais.
Elles semblent entourer la position apparente de l’axe de rotation de la Terre projeté
sur le ciel. Ce genre de phénomène n’est possible que dans un endroit extrêmement
sombre.
Dans l’hémisphère nord, l’axe de rotation de la Terre est indiqué par l’étoile polaire.
Visionnage de la séquence I-1A du DVD ‘Tous sur orbite !’
La Terre tourne autour du Soleil, on parle de la révolution de la Terre. La trajectoire de la Terre autour du Soleil est quasiment
un cercle d’un rayon de 150 × 10
6
km qui est décrit en une année (365,25 jours).
L’axe des pôles de la Terre garde une direction fixe par rapport au plan de la trajectoire de la Terre (plan de l’écliptique) :
l’angle entre l’axe des pôles et le plan de l’écliptique est de 23°.
La révolution de la Terre et l’inclinaison de l’axe des pôles est à l’origine des saisons. L’été correspond à un jour plus long
qu’en hiver.
Les saisons sont inversées entre l’hémisphère nord et l’hémisphère sud à cause de l’inclinaison de l’axe des pôles.
Axe des pôles de la Terre
Axe de rotation de la Terre
Plan de la trajectoire de la Terre
(plan de l’écliptique)
SOLEIL
Equinoxe de printemps
(21 mars)
Equinoxe d’automne
(21 septembre)
Solstice d’hiver
(21 décembre)
Solstice d’été
(21 juin)

Quatrième : Le système solaire (Chapitre Opt-4)
CLG Les Bruyères Page 4 / 6
Opt-4_Systeme_solaire ♦ 25/01/07 ; 23:56
2. La Lune change d’aspect (Les phases de la Lune)
Visionnage des séquences II-41E, II-49C et II-49D du DVD ‘Tous sur orbite !’
La Lune tourne autour de la Terre (le plan de sa trajectoire est incliné de 5° par rapport au plan de l’écliptique) et suivant sa
position par rapport au Soleil, elle apparaît différemment pour un observateur terrestre : ce sont les phases .
La Lune effectue sa rotation autour de la Terre en un mois, elle présente toujours la même face à la Terre.
Aspect de la Lune en fonction de sa position par rapport au Soleil et à la Terre.
1 : Nouvelle lune Premier croissant 2 : Premier quartier Lune croissante
3 : Pleine lune Lune décroissante 4 : Dernier quartier Dernier croissant
SOLEIL
Plan de
l’écliptique
1. Nouvelle Lune
2. Premier quartier
3. Pleine Lune
4. Dernier quartier

Quatrième : Le système solaire (Chapitre Opt-4)
CLG Les Bruyères Page 5 / 6
Opt-4_Systeme_solaire ♦ 25/01/07 ; 23:56
3. Le système (Terre, Lune, Soleil) produit des éclipses
3.a) Les éclipses de Soleil
Visionnage des séquences I-10D, I-11A et I-11B du DVD ‘Tous sur orbite !’
Document : Le Sacre du Soleil (Infographie CARREFOUR)
Exceptionnellement, il arrive que lors de sa ronde autour de la Terre, la Lune (dans sa phase de nouvelle Lune) projette une
ombre sur la Terre.
Pour les habitants sur Terre situés dans cette ombre portée de la Lune, le Soleil est alors complètement caché par la Lune :
c’est l’éclipse totale de Soleil.
Pour les habitants sur Terre situés dans la pénombre de la Lune, le Soleil n’est que partiellement cachée par la Lune : c’est
l’éclipse partielle de Soleil.
Pour que l’éclipse de Soleil puisse se produire, il faut que le Soleil, la Lune et la Terre soient alignés et dans cet ordre.
Eclipse partielle de Soleil
Eclipse totale de Soleil, avec apparition de la couronne solaire, des protubérances (jet de gaz).
SOLEIL
Terre
Ombre portée sur Terre :
éclipse totale de Soleil
Pénombre sur Terre :
éclipse partielle de Soleil