Exercices: Le système solaire

Énumérer les composants du système solaire et expliquer en une phrase ce qu'est chaque type de corps.

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.

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.

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.

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 $1\,390\,000\ \text{km}$).

1. 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).
2. 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.
3. 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 côté par rapport au Soleil (distance minimale de $29\ \text{UA}$), la sonde détecte un rocher en route de collision qui l'atteindra dans $6\ \text{heures}$.

1. 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 $300\,000\ \text{km/s}$.
2. 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.

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.

1. 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.
2. b) Expliquer pourquoi se situer dans la « zone habitable » est une condition nécessaire mais non suffisante pour qu'une planète soit habitable.