Chapitre 1 : ASTRONOMIE Définition d`un astre : corps célestes

Chapitre 1 :
ASTRONOMIE
● Définition d’un astre : corps célestes, incluant les étoiles, les planètes, les
satellites, les comètes et les astéroïdes. Il s'agit de tout objet céleste naturel
visible.
I- Le système solaire
1-La composition du système solaire
● Le système solaire est constitué, en son centre d’une étoile, le Soleil et de huit
planètes qui se déplacent sur des trajectoires presque circulaires.
● On distingue deux types de planètes :
-les planètes telluriques.
-les planètes (géantes) gazeuses.
● Définition d’une planète tellurique : une planète tellurique est principalement
constituée de roches (Mercure, Vénus, Terre, Mars).
● Définition d’une planète (géante) gazeuse : une planète (géante) gazeuse est
principalement constituée de gaz (Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune).
● D’autres petits corps se déplacent autour du Soleil :
- les comètes (corps rocheux enveloppés de glace, originaires des confins
du système solaire)
- les astéroïdes (parler de la ceinture d’astéroïdes) (petits corps rocheux
dont les dimensions varient de quelques dizaines de mètres à plusieurs kilomètres)
2-Ordre des planètes du système solaire
● Voici les 8 planètes du système solaire allant de la plus proche, à la plus éloignée
du Soleil :
Mercure, Vénus, Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus, et Neptune.
● Phrase mnémotechnique permettant de retenir l’ordre des planètes :
« Ma Voiture Te Mène Joyeusement Sur Une Nationale ».
3-Remarque importante
● Le 28 août 2006, Pluton, 9ème planète du système solaire depuis 80 ans, perd son
statut de planète et est classée comme une « planète naine ».
4-Résumé
● Notre système solaire est composé de différents astres :
- 1 étoile, le Soleil.
- 8 planètes
- des satellites
- des comètes.
- des astéroïdes.
II- La composition de notre Univers.
● L’Univers est constitué de centaines de milliards de galaxies.
● Définition d’une galaxie : une galaxie est constituée de centaines de milliards
d’étoiles.
● Notre système solaire se situe dans une galaxie que l’on appelle la Voie lactée.
III- Notion de vitesse et des calculs de distances d’astres
La lumière se propage à la vitesse v parcourt une distance d pendant une durée t,
telle que :
𝑣=
𝑑
𝑡
𝑑=𝑣 × 𝑡
𝑡=
𝑑
𝑣
Unités :
-si d est en mètre et t en seconde (s), alors v est en mètre par seconde (m/s)
-si d est en kilomètre (km) et t en seconde (s), alors v est en kilomètre par
seconde (km/s).
IV- L’année lumière
Les distances utilisées en Astronomie sont très grandes : le mètre et le kilomètre
sont donc des unités trop petites. On utilisera alors l’année lumière.
Définition de l’année lumière : l’année lumière (symbole a.l.) est la DISTANCE
parcourue par la lumière, dans le vide, en une année.
ATTENTION : L’ANNEE LUMIERE EST UNE DISTANCE ET NON UNE
DUREE !!!
1
1
1
1
année = 365.25 jours
jour = 24 h
h = 60 min
min = 60 s
●Calcul de l’année lumière :
1-Données :
v = 300 000 km/s
t = 1 an
= 365.25 jours
= 365.25 x 24 h
= 365.25 x 24 x 60 min
= 365.25 x 24 x 60 x 60 s
= 31 557 600 s
2-Relation : d = v x t
3-Calcul :
d = 300 000 x 31 557 400
d ≈ 9.47 x 1012 km
4-Conclusion :
La valeur d’une année lumière est
environ de 9.47 x 1012 km.
V- Voir loin…c’est voir dans le passé
Pour des événements terrestres, la vitesse de la lumière nous parait instantanée.
Mais pour des objets très éloignés, comme les galaxies, la lumière émise voyage
pendant des milliards d’années avant de nous parvenir : les événements que nous
observons se sont déroulés dans un lointain passé.
Voir un événement lointain dans le ciel, c’est le voir tel qu’il était dans le passé.
Ainsi voir loin dans l’espace, c’est voir loin dans le passé.
Les physiciens ne cessent d’étudier le ciel, car en étudiant le ciel on étudie
également le passé de notre Univers et nous permet de découvrir son histoire et
son évolution.
VI-Exercices d’applications :
Exercice 1 : Calcul d’une vitesse
La lumière parcourt la distance Paris-Marseille de 780 km, en 2,60 ms.
Calculer la valeur de la vitesse de la lumière dans l’air.
Données :
𝑑 = 780 𝑘𝑚
𝑡 = 2,60 𝑚𝑠 = 2,60 ∙ 10−3 𝑠
Relation :
𝑑
𝑣=
𝑡
Calcul :
780
2,60 ∙ 10−3
𝑣 = 3,00. 105 𝑘𝑚. 𝑠 −1
𝑣=
Conclusion :
La vitesse de la lumière est de
300 000 𝑘𝑚. 𝑠 −1 .
Exercice 2 : Calcul d’une distance
La lumière du Soleil met 8 minutes et 18 secondes pour parcourir la distance
Soleil-Terre. Déterminer la distance Soleil-Terre, sachant que la vitesse de la
lumière dans le vide vaut 3,00. 105 km/s.
Données :
𝑣 = 3,00. 105 𝑘𝑚. 𝑠 −1
𝑡 = 8 min 𝑒𝑡 18 𝑠
= 8 × 60 + 18
= 498 𝑠
Relation :
𝑑 = 𝑣 .𝑡
Calcul :
𝑑 = 300 000 × 498
𝑑 ≈ 1,49. 108 𝑘𝑚
Conclusion :
La distance entre le Soleil et la
Terre est environ de 1,49. 108 𝑘𝑚.
Exercice 3 : Calcul d’une durée
La distance entre le Soleil et la planète Saturne est de 1,42. 109 𝑘𝑚.
Déterminer le temps que met la lumière pour parcourir la distance SoleilSaturne sachant que la vitesse de la lumière dans le vide vaut 3,00. 105 km/s.
Données :
𝑑 = 1,42. 109 𝑘𝑚
Relation :
𝑣 = 3,00. 105 𝑘𝑚. 𝑠 −1
𝑡=
𝑑
𝑣
Calcul :
1,42. 109
𝑡=
3,00. 105
𝑡 = 4,73. 103 𝑠
Conclusion :
La lumière met 4,73. 103 𝑠 pour
parcourir la distance SoleilSaturne.
Exercice 4 : Conversion d’année lumière en kilomètre.
L’étoile la plus proche de notre Soleil, Proxima du Centaure, est située à une distance
de 4,22 al de notre planète. (année lumière). On considèrera que 1 année lumière (1
a.l.) vaut environ 9,50 × 1012 km.
1-Combien de temps met la lumière pour arriver jusqu’à nous ?
La lumière met 4,22 année afin d’arriver jusqu’à nous.
2-Déterminer la distance entre la Terre et Proxima du Centaure en kilomètres.
Sachant que : 1 𝑎. 𝑙. = 9,50 × 1012 km alors 4,22 𝑎. 𝑙. = 4,22 × 9,50 × 1012
= 4,01 × 1013 𝑘𝑚
La distance entre Proxima du Centaure et notre planète est d’environ :
4,01 × 1013 𝑘𝑚.