DM PHYSIQUE - CHIMIE MAXENCE TERRON 4ème1 LE SYSTEME SOLAIRE ET L'UNIVERS

DM PHYSIQUE - CHIMIE MAXENCE TERRON 4ème1 LE SYSTEME SOLAIRE ET L'UNIVERS

QUIZ

Mercure

Neptune

Mars

Jupiter

Vénus

Saturne

Uranus

Ceinture de Kuiper

comètes

Pluton

Astéroïdes

Lune

Terre

LE SYSTEME SOLAIRE

Quel avenir pour l'Univers?

BIG BANG

Mesurer des distances dans l'Univers

les superamas

les amas de galaxies

les exoplanètes

les étoiles et les galaxies

l'Uinvers

La Voie Lactée

Les galaxies Une galaxie est un ensemble d'étoiles, de gaz, de poussières, de vide et avec quelques fois un trou noir au centre. La galaxie dans laquelle nous sommes s'appelle la Voie Lactée.

La classification des étoiles se fait selon deux paramètres : la température de surface et la luminosité.

Vie et mort des étoiles Une étoile naît dans une nébuleuse, un gigantesque nuage de poussières et de gaz. Au sein de ce nuage, l’attraction gravitationnelle agrège et compacte les poussières entre elles. Plus elles s’accumulent, plus la température et la pression augmentent. Et quand ces dernières atteignent un certain seuil, les réactions nucléaires démarrent. L’étoile est née ! Elle passera ensuite la majorité de sa vie à fusionner l’hydrogène en son cœur. Les étoiles ne sont pas éternelles. Lorsqu’elles ont consommé tout l’hydrogène qui les compose, elles se dilatent, devenant des étoiles géantes. À ce moment, d’autres réactions nucléaires ont lieu en leur cœur, créant de nouveaux éléments chimiques comme le carbone, l’oxygène, le fer ou le silicium. Puis elles meurent.

Un nombre inconcevable La Voie lactée, la galaxie où se trouve notre Soleil, contient entre 200 et 400 milliards d’étoiles. Et des galaxies, l’Univers en contiendrait des centaines de milliards. Donc si l’on considère qu’une galaxie contient en moyenne quelques centaines de milliards d’étoiles, on estime que l’Univers est parsemé de 10 23 étoiles. Autrement écrit : 1 00 000 000 000 000 000 000 000 !

Une étoile, c’est quoi ? Les étoiles sont d’énormes boules de gaz, hydrogène et hélium. Ces gaz sont maintenus sous cette forme en raison de la gravité, cette force physique qui attire toute la matière, dont les molécules de gaz. Au cœur des étoiles, en raison de cette gravité, la pression et la température sont extrêmes. Le thermomètre atteint plusieurs millions de degrés, provoquant des réactions nucléaires : les atomes d’hydrogène s’entrechoquent violemment et fusionnent, se transformant en hélium et libérant au passage de l’énergie.

Les étoiles

Une vision de la diversité d’une partie des exoplanètes connues. Saurez-vous retrouver Promixa Centauri b, l’exoplanète la plus proche de nous © Martin Vargic

Pegase 51b. C’est le nom de la première exoplanète découverte en 1995, depuis l’Observatoire de Haute-Provence, par les scientifiques suisses Michel Mayor et Didier Queloz. On se doutait de leur existence depuis des années, mais les instruments n’étaient pas assez performants pour les détecter. Depuis 1995, on a en recensé des milliers, notamment grâce aux télescopes spatiaux comme l’européen CoRot (2006-2014), première sonde dédiée à la détection d’exoplanètes. Fin 2024, on en comptait 6 200. Et on estime que dans une dizaine d’années, on en connaîtra 100 000 ! D’après les astronomes, plus de la moitié des étoiles de notre Univers (et il y en a beaucoup : 1023) ont certainement au moins une planète.

Qu'est ce qu'une exoplanète ? Le préfixe grec « exo » signifie « hors de » : les exoplanètes sont des planètes en dehors de notre Système solaire. Des corps sphériques qui tournent autour d’une étoile, autre que notre Soleil. Comme la Terre ou Jupiter, elles ne produisent pas de lumière mais réfléchissent celle de leur étoile.

L'année-lumière (al) est l'unité de mesure correspondant à la distance que parcourt la lumière dans le vide en une année, soit 9 460 milliards de kilomètres ou 63 240 au. Au-delà de notre système solaire, les distances sont tellement grandes que même l'unité astronomique est trop petite pour être en mesure de les exprimer. Ainsi, une autre unité de mesure, basée sur la vitesse de la lumière, existe. Il s'agit de l'année-lumière. Elle est utilisée pour évaluer les distances entre les astres situés à l'extérieur de notre système solaire, par exemple entre les étoiles ou entre les galaxies. Étant donné que la lumière voyage à une vitesse de 300 000 km/s, la valeur d'une année-lumière correspond à : 1 al =9460milliards de km=9 460 000 000 000 km=9,46×1012km 1al=63240 au

es astronomes utilisent l’au pour mesurer les distances à l'intérieur de notre système solaire, par exemple entre les différentes planètes ou entre les planètes et le Soleil.Etant donné qu'une unité astronomique correspond à la distance moyenne entre la Terre et le Soleil, on considère que : 1 au = 150 millions de km = 150 000 000 km = 150 × 10 6 km

L'unité astronomique (au) est l'unité de mesure correspondant à la distance moyenne qui sépare la Terre du Soleil, soit environ 150 millions de km (exactement 149 597 870,7 km).

Pour mesurer les distances sur la Terre, on utilise souvent le kilomètre. Cependant, en astronomie, cette unité de mesure est trop petite puisque les distances sont gigantesques. Les astronomes utilisent donc des unités de mesures mieux adaptées aux dimensions de l'Univers : l'unité astronomique et l'année lumière.

Comment mesurer les distances dans l'univers ?

La théorie du Big bang

Le meilleur scénario pour expliquer la création de l’Univers est le Big Bang. En effet, le Big Bang n'est qu'une théorie parmi d'autres. Tout a commencé il y a environ 13,7 milliards d’années.

1. Au tout début, l’Univers est concentré en un seul point. L’état de cet endroit est très compact et très chaud (des milliards de milliards de degrés Celsius).
2. Une violente explosion (une expansion) se produit alors. C’est le Big Bang. Les premières particules apparaissent et finissent par former des noyaux d’hydrogène et d’hélium.
3. 400 000 ans après, les électrons qui se sont formés sont attirés par les noyaux pour former des atomes d’hydrogène et d’hélium.
4. Des centaines de millions d'années après le Big Bang, l’Univers continue à se « refroidir ». Dans quelques zones de l’Univers en formation, des particules se rassemblent grâce à la gravité. Les premières étoiles naissent. Les galaxies se forment ensuite. Les réactions de fusion à l'intérieur des étoiles donnent naissance à de nouveaux éléments plus lourds comme l’oxygène, le carbone, le fer, le silicium, etc.
5. Puis ces étoiles finissent par exploser en dispersant dans l’univers tous ces nouveaux éléments qui vont donner naissance à de nouvelles étoiles.
6. Notre soleil se forme il y a 4,6 milliards d’années (9 milliards d'années après le Big Bang). Cela se produit à partir d’une nébuleuse (un nuage de gaz) dont une grande partie s’est concentrée pour former une étoile et les « restes de matières » pour former les planètes.

Cette théorie est la solution trouvée par les cosmologues pour expliquer que l'univers ne se soit pas déjà effondré sous l'effet de la gravitation. Que se passera-t-il si cette théorie vacille? Voici quatre manières dont l'univers pourrait mal finir.

Que va devenir, notre univers? Jusqu'ici, tout se résume à l'équilibre entre l'expansion de l'univers (phénomène qui voit à grande échelle les objets le composant s'éloigner les uns des autres) et l'attraction de la gravité.

4. Le «Big Slurp» (grand engloutissement) Celle théorie mérite d'être bien attentif. Au début de l'univers, les particules se déplaçaient à la vitesse de la lumière. Grâce au champ de Higgs, elles ont acquis une masse, permettant ainsi la formation des étoiles, des planètes et de la vie. Le «Big Slurp» est une hypothèse où ce champ de Higgs pourrait basculer d'un état stable mais temporaire appelé «faux vide», vers un «vrai vide». Ce serait un peu comme si une balle était coincée dans un creux peu profond alors qu'un creux encore plus profond existe. Si des fluctuations quantiques ou un événement imprévu faisait tomber cette balle dans le creux plus profond, les lois de la physique changeraient, entraînant la fin de l'univers tel que nous le connaissons.

3. Le «Big Rip» (grand déchirement) En fait, les astronomes ont découvert que l'expansion de l'univers s'accélère en raison de «l'énergie noire», une forme hypothétique d'énergie qui produit une force s'opposant à la gravité. Si cette accélération se poursuit, l'expansion surmontera toute la matière et l'espace-temps lui-même, qui seront alors déchirés et détruits. Selon les estimations, cela pourrait se produire dans environ vingt-deux milliards d'années.

2. Le «Big Crunch» (effondrement terminal) À l'inverse, si la gravité est assez forte pour surmonter l'expansion, l'univers finira un jour par se contracter. Il s'effondrera sur lui-même pour devenir une boule de feu compacte, avalant toute la matière et l'énergie, ainsi que l'espace et le temps. Néanmoins, pour déterminer laquelle de ces deux possibilités est la plus susceptible de se produire, les astronomes doivent connaître le taux d'expansion de l'univers ainsi que son contenu total en matière et en énergie, ce qui peut prendre un peu de temps.

1. Le «Big Freeze» (mort thermique) Dans un premier scénario, la gravité n'est plus assez forte pour empêcher l'univers de se développer, ce qui signifie qu'il continuera de s'étendre pour toujours. Toute l'énergie sera petit à petit distribuée uniformément, jusqu'à ce que l'univers devienne plus sombre et plus froid. Même les trous noirs s'évaporeront à mesure que l'univers deviendra un vide sans fin et intemporel, où rien ne se passe jamais.

Les quatre théories les plus probables sur la fin de l'univers

Quel est le principal corps céleste de notre systèe planétaire ?

Petit corps du système solaire externe composé de roches et de glace, la comète se fait remarquer dans le ciel par son éclat diffus. En effet, lorsqu'une comète s'approche du Soleil, la glace qu'elle contient se volatilise. Cette sublimation forme une queue spectaculaire.

LES COMETES

Actuellement le système solaire compte :

• Le Soleil

• 8 planètes : Mercure , Vénus , La Terre , Mars , Jupiter , Saturne , Uranus et Neptune

• 5 planètes naines : Cérès , Pluton , Hauméa , MakéMaké et Éris

• 285 satellites orbitant autour d'une planète
• 9 satellites orbitant autour d'une planète naine

• 1 113 527 astéroïdes ,

• 558 satellites orbitant autour d'un astéroïde

,

• 3 743 comètes , et des milliers de petits corps.

Le système solaire

Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, de huit planètes et de milliards de corps dontseulement une infime partie est connue. Il s'agit de notre environnement proche, en banlieue de la Galaxie et dansl'infinité de l'univers.

On appelle Mars la planète rouge à cause de sa teinte rougeâtre causée par l'oxyde de fer (ou rouille) qui se trouve à la surface.

MARS

Des millions d’astéroïdes orbitent autour du Soleil. De tailles, de formes, de natures très différentes. Ils sont les témoins de la naissance de notre Système solaire. C'est quoi un astéroïde ? Les astéroïdes sont des corps rocheux ou métalliques. Les plus petits font quelques centimètres, et la plupart font moins d’un km. Seuls quelques dizaines d’astéroïdes dépassent les 200 km de diamètre. Le champion ? Vesta, 530 km de diamètre moyen ! Certains sont presque sphériques, d’autres ressemblent à des suppositoires, des patates ou même des cacahuètes. Il n’y en a pas 2 identiques ! Où se trouvent les astéroïdes ?

LES ASTEROÏDES

Neptune, la géante des glaces,est la dernière planète de notre Système solaire, située à 4,5 milliards de km de notre étoile, au-delà d’Uranus. La ressemblance entre les 2 planètes est telle que l’on pourrait presque parler de jumelles ! .

NEPTUNE

Planète la plus chaude du Système solaire, Vénus est hostile et extrême ! Elle brille tellement, que nous l'appelons l'Étoile du berger.

VENUS

Mercure est la plus petite planète du système solaire et la plus proche du soleil

MERCURE

Très éloignée du Soleil, Uranus est la planète la plus froide de notre Système solaire. Elle est située à presque 3 milliards de km de notre étoile

URANUS

La Terre est la seule planète du Système solaire à contenir de l’eau sous ses 3 formes (liquide, solide et gazeuse), et en grande quantité. Et la seule, également, à abriter la vie.

TERRE

les phases de la lune

La Voie Lactée est la galaxie dans laquelle nous vivons, notre système solaire se situe à peu près à 27 000 années lumières du centre de notre Galaxie.

La Voie Lactée

Exemple de Superamas composé lui-même d'amas, composés de galaxies, composées d'étoiles, de planètes etc.

Saturne est la sixième planète à partir du Soleil. Après Jupiter, c'est la plus grosse planète du Système solaire.

Saturne

L'univers : qu'est-ce que c'est ?

L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe : l'espace, le temps et la matière . Cet ensemble est régi par un certain nombre de lois. L'Univers est une notion scientifique qui désigne l'ensemble de la matière (étoiles, planètes, gaz, poussières, etc.) de l'espace. Son étude fait l'objet de la cosmologie, une branche de l'astrophysique. De quoi est composé l'univers ? L'univers est composé de milliards d'étoiles et d'autres objets célestes tels les planètes, les comètes, les astéroïdes, etc. Tous ces corps se structurent en galaxies, amas et superamas. Cependant, à grande échelle, la structure de l'univers est dite « lacunaire » car celui-ci est en majorité constitué de vide

Les amas de galaxiesUn amas galactique est un ensemble de centaines de galaxies attirées par leur gravitation. Ils se sont formés il y a 10 milliards d'années.

Jupiter est la cinquième planète à partir du Soleil et aussi la plus grosse du Système solaire.

JUPITER

Plus petite que la Lune, Pluton est la plus volumineuse des planètes naines. Elle gravite dans la ceinture de Kuiper ("banlieue" du système solaire), mais du fait de son orbite très excentrée et inclinée, elle est parfois plus proche du soleil que Neptune. Essentiellement constituée de roches, Pluton est en partie couverte de glaces de méthane et d'eau (elle doit probablement sa teinte rougeâtre aux hydrocarbures présents à sa surface).

PLUTON

Depuis1992, des milliers de petits corps, riches en glace, ont été découverts au-delà de l’orbite de Neptune. Ils apportent la preuve indéniable de la présence d’une ceinture d’astéroïdes qui entoure le Soleil aux confins du système solaire. Elle est nommée ceinture de Kuiper, du nom de l’astronome qui a prédit son existence dès 1950.

Ceinture de KUIPER