Le système solaire
Dans la salle de sciences, tu as sûrement déjà vu l'affiche du système solaire : les planètes y sont toutes proches les unes des autres. Mais est-ce vraiment ainsi ? Et pourquoi la Terre est-elle la seule planète connue où vivent des êtres vivants ? Dans cette page, tu vas découvrir les corps qui tournent autour du Soleil, leur place et leurs vraies dimensions.
Le Soleil et les corps du système solaire
Chaque jour, le Soleil nous envoie lumière et chaleur. Il ressemble à une immense boule de feu, mais c'est bien plus que cela.
Le Soleil contient presque toute la masse du système solaire (plus de 99 %). C'est son attraction qui retient tous les autres corps autour de lui : ils sont en orbite autour du Soleil.
Voici les différents corps du système solaire :
| Corps | Ce que c'est |
|---|---|
| Planète | Grand corps qui tourne autour du Soleil, de forme sphérique, et dont l'orbite est « dégagée » |
| Planète naine | Corps sphérique qui tourne autour du Soleil, n'est pas un satellite, mais partage son orbite avec d'autres corps |
| Astéroïde | Petit corps rocheux (de quelques mètres à quelques centaines de kilomètres) |
| Comète | Boule de glace et de poussières qui forme une queue lumineuse près du Soleil |
Énumérer les composants du système solaire et expliquer en une phrase ce qu'est chaque type de corps.
Énumérer les composants du système solaire et expliquer en une phrase ce qu'est chaque type de corps.
Les huit planètes : telluriques et gazeuses
Les huit planètes du système solaire se classent selon leur distance au Soleil, mais aussi selon leur constitution.
Pour retenir l'ordre à partir du Soleil : Mercure, Vénus, Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune.
Le schéma montre le système solaire à une échelle qualitative (les orbites et les tailles ne sont pas réelles). Nommer les planètes repérées par les numéros de 1 à 8, de…
Le schéma montre le système solaire à une échelle qualitative (les orbites et les tailles ne sont pas réelles). Nommer les planètes repérées par les numéros de 1 à 8, de la plus proche à la plus éloignée du Soleil.
Expliquer la différence entre une planète tellurique et une planète gazeuse, et classer les huit planètes du système solaire dans l'un de ces deux groupes.
Expliquer la différence entre une planète tellurique et une planète gazeuse, et classer les huit planètes du système solaire dans l'un de ces deux groupes.
Planètes naines et petits corps
Pendant longtemps, on a compté neuf planètes. Mais des astronomes ont découvert, au-delà de Neptune, de nombreux corps comparables à Pluton. Il a donc fallu définir précisément ce qu'est une planète.
D'autres petits corps peuplent le système solaire :
-
la ceinture d'astéroïdes, située entre Mars et Jupiter, contient des millions de petits corps rocheux (astéroïdes) ;
-
la ceinture de Kuiper, située au-delà de Neptune, contient des corps glacés, dont Pluton ;
-
les comètes sont des boules de glace et de poussières : près du Soleil, la glace se vaporise et forme une queue toujours dirigée à l'opposé du Soleil.
En 2006, Pluton a été reclassée comme planète naine. Expliquer quel critère de la définition d'une planète elle ne remplit pas et nommer une autre planète naine du…
En 2006, Pluton a été reclassée comme planète naine. Expliquer quel critère de la définition d'une planète elle ne remplit pas et nommer une autre planète naine du système solaire.
Que sont la ceinture d'astéroïdes et la ceinture de Kuiper ? Indiquer où se trouve chacune et quel type de corps elle contient.
Que sont la ceinture d'astéroïdes et la ceinture de Kuiper ? Indiquer où se trouve chacune et quel type de corps elle contient.
Rotation, révolution et conditions de la vie
La Terre bouge, même si nous ne le sentons pas. Elle effectue deux mouvements, du point de vue d'un observateur situé dans l'espace au-dessus du Soleil.
La Terre est, pour le moment, la seule planète connue où il y a de la vie. Plusieurs conditions sont réunies :
-
une distance au Soleil convenable : ni trop chaude (comme Vénus), ni trop froide (comme Mars) ;
-
de l'eau liquide à la surface, indispensable aux êtres vivants ;
-
une atmosphère qui contient du dioxygène, protège des rayonnements et garde une température compatible avec la vie (en moyenne environ $15\ ^\circ\text{C}$).
La Terre fournit aussi des ressources naturelles (roches, minéraux, métaux) utilisées pour construire et fabriquer des objets, comme les téléphones. Les matériaux de construction viennent de roches exploitées en carrière : le calcaire (pierre de taille de Paris), le granite breton, l'ardoise d'Angers. Ces ressources ne se renouvellent pas à l'échelle de la vie humaine : il faut les exploiter de façon raisonnée, dans une perspective de développement durable, par exemple en limitant les déchets et en recyclant les métaux des téléphones.
La Terre est, pour le moment, la seule planète connue abritant la vie. Expliquer trois caractéristiques de la Terre qui la rendent propice à la vie, comme sa distance au…
La Terre est, pour le moment, la seule planète connue abritant la vie. Expliquer trois caractéristiques de la Terre qui la rendent propice à la vie, comme sa distance au Soleil, la présence d'eau liquide ou son atmosphère.
Un télescope spatial a détecté trois exoplanètes rocheuses en orbite autour d'une naine rouge plus froide et plus petite que le Soleil, dont la zone habitable se situe…
Un télescope spatial a détecté trois exoplanètes rocheuses en orbite autour d'une naine rouge plus froide et plus petite que le Soleil, dont la zone habitable se situe entre $0,15\ \text{UA}$ et $0,30\ \text{UA}$ :
• Planète A : distance à l'étoile : $0,06\ \text{UA}$. Masse : $1,1$ masses terrestres. Atmosphère dense riche en vapeur d'eau.
• Planète B : distance à l'étoile : $0,22\ \text{UA}$. Masse : $0,9$ masses terrestres. Champ magnétique détectable et atmosphère contenant $N_2$, $CO_2$ et de la vapeur d'eau.
• Planète C : distance à l'étoile : $0,25\ \text{UA}$. Masse : $0,02$ masses terrestres (semblable à la Lune). Pas d'atmosphère notable.
- a) Analyser en raisonnant laquelle est la candidate idéale pour abriter de l'eau liquide et la vie, en justifiant pourquoi vous écartez les deux autres.
- b) Expliquer pourquoi se situer dans la « zone habitable » est une condition nécessaire mais non suffisante pour qu'une planète soit habitable.
Ordres de grandeur et échelle
Les schémas du système solaire sont trompeurs : en vrai, tout est immense et surtout très vide. Pour s'en rendre compte, on construit une maquette à l'échelle, c'est-à-dire en gardant la même proportion entre toutes les longueurs.
Pour les distances, on utilise souvent l'unité astronomique (UA) : $1\ \text{UA} \approx 150$ millions de km, soit la distance moyenne entre la Terre et le Soleil. Neptune est à environ $30\ \text{UA}$ du Soleil.
Vous allez concevoir une maquette à l'échelle du système solaire dans le couloir de votre lycée, qui mesure $50\ \text{m}$ de long. Vous décidez de représenter le Soleil…
Vous allez concevoir une maquette à l'échelle du système solaire dans le couloir de votre lycée, qui mesure $50\ \text{m}$ de long. Vous décidez de représenter le Soleil par un ballon de basket de $24\ \text{cm}$ de diamètre (le diamètre réel du Soleil est d'environ $1\,390\,000\ \text{km}$).
- a) À cette même échelle, calculer quel diamètre devrait avoir la Terre (diamètre réel : $12\,742\ \text{km}$) et le comparer à un petit objet du quotidien (comme une tête d'épingle ou un grain de sable).
- b) Sachant que la distance moyenne Terre-Soleil est de $1,5 \times 10^8\ \text{km}$ et que celle de Neptune au Soleil est d'environ $4,5 \times 10^9\ \text{km}$, calculer à quelle distance du ballon il faudrait placer ces deux planètes.
- c) À partir des résultats, justifier si la maquette complète tient dans le couloir en respectant simultanément l'échelle des tailles et celle des distances, et expliquer pourquoi les schémas du système solaire des manuels induisent souvent en erreur.
L'exercice suivant est un approfondissement : il demande de calculer une durée avec $t = d / v$, ce qui va au-delà du programme de 6e (voir l'encadré « Calculer une durée de trajet »).
Une sonde robotique explore Neptune, à $30\ \text{UA}$ du Soleil ($1\ \text{UA} = 150\ \text{millions de km}$). À un moment où la Terre et Neptune sont alignées du même…
Une sonde robotique explore Neptune, à $30\ \text{UA}$ du Soleil ($1\ \text{UA} = 150\ \text{millions de km}$). À un moment où la Terre et Neptune sont alignées du même côté par rapport au Soleil (distance minimale de $29\ \text{UA}$), la sonde détecte un rocher en route de collision qui l'atteindra dans $6\ \text{heures}$.
- a) Calculer le temps minimal (en heures) que mettrait un signal d'alarme pour aller de la sonde à la Terre et l'ordre correctif pour revenir vers Neptune, sachant que les signaux radio se propagent à $300\,000\ \text{km/s}$.
- b) À partir de votre calcul, prévoir si la sonde survivrait si elle dépendait d'un ordre envoyé depuis le centre de contrôle terrestre et justifier pourquoi les engins du système solaire externe doivent fonctionner avec des systèmes de navigation autonomes en temps réel.
Retour au début : sur l'affiche de la salle de sciences, les planètes paraissent proches ; en réalité, avec une Terre-bille de 2 cm, le Soleil ferait environ 2,18 m de large et se trouverait à environ 236 m, car $150\,000\,000 \div 12\,700 \approx 11\,800$ et $11\,800 \times 2\ \text{cm} \approx 236\ \text{m}$.