La Terre dans l'Univers · L'Univers et le système solaire
Le système solaire
Chaque été, on sent la chaleur du Soleil sur la plage de Biarritz ou sur les pentes du Mont-Blanc. Cette énergie nous arrive depuis près de 4,6 milliards d'années à travers le vide : d'où vient-elle, et pourquoi la Terre est-elle la seule planète connue à abriter la vie ?
Le système solaire s'est formé il y a environ 4,57 Ga (milliards d'années) par l'effondrement gravitationnel d'un nuage de gaz et de poussières, déjà enrichi en éléments lourds par des générations d'étoiles précédentes. Ce nuage s'est aplati en un disque en rotation : le Soleil s'est formé au centre, les planètes et les autres corps dans le disque.
Le Soleil, une étoile
Le Soleil brille dans le vide, où il n'y a pas de dioxygène : ce ne peut donc pas être une combustion chimique, comme un feu de bois.
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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.
La Terre a une masse volumique de $5{,}5\ \text{g·cm}^{-3}$, alors que Saturne n'en a que $0{,}7\ \text{g·cm}^{-3}$ : elle flotterait sur l'eau ! Pourquoi les quatre planètes proches du Soleil sont-elles des boules de roche, et les quatre autres d'immenses sphères de gaz ?
Pour retenir l'ordre à partir du Soleil : Mercure, Vénus, Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune.
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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.
Pendant longtemps, on a compté neuf planètes. Mais depuis les années 1990, les télescopes ont découvert, au-delà de Neptune, des centaines de mondes glacés comparables à Pluton. Où placer la frontière entre planète et petit corps ?
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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.
La Terre réunit d'autres conditions favorables à la vie : une atmosphère qui limite les écarts de température et filtre une partie des rayonnements nocifs, et de l'eau liquide en abondance.
Minéraux et roches
Le granite des côtes bretonnes et le quartz des roches terrestres sont-ils faits de la même façon que les roches des autres corps rocheux du système solaire ?
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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.
Les distances du système solaire sont si grandes que les schémas sont toujours trompeurs. Pour s'en rendre compte, construisons une maquette à une seule échelle.
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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.
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 : l'énergie du Soleil vient de la fusion nucléaire de son cœur, et la Terre est propice à la vie car elle se trouve dans la zone habitable, avec de l'eau liquide et une atmosphère.
L'essentiel
À s'entraîner ! 3 exercices de niveau moyen dans cette section