Indispensable Soleil/Comment obtenir des informations sur Proxima du Centaure ?
Peut-on aller près de Proxima du Centaure pour l'observer ?
[modifier | modifier le wikicode]Introduction
[modifier | modifier le wikicode]À partir des documents suivants, répondre, à l'aide d'une argumentation détaillée et contenant des calculs, à la question suivante :
Peut-on aller près de Proxima du Centaure pour l'observer ?
Étude des documents
[modifier | modifier le wikicode]Document 1 : Distances entre différents astres
[modifier | modifier le wikicode]| Distance entre la Terre et : | Valeur |
|---|---|
| - le Soleil | 149,6 millions km |
| - la Lune | 384 400 km |
| - Proxima du Centaure | 4,243 années-lumière |
| - Pluton | 5 766 millions km |
Document 2 : La vitesse de la sonde Voyager[1]
[modifier | modifier le wikicode]La sonde Voyager I est un des objets les plus rapides créés par l'homme. La sonde voyage à la vitesse de près de 17 km par seconde (compteur), ce qui lui permet de parcourir 1,47 million de km par jour et 536,112 millions de km par an.
Début 2012, Voyager I est arrivé dans la zone où les vents solaires ont perdu toute vitesse, c'est à dire à la frontière de l'héliosphère et de l'espace intersidéral.
En fait, c'est depuis avril 2010 que la vitesse du vent solaire capté par Voyager est nulle dans la directon de l'espace. Cette zone à 18 milliards de km de la Terre marque le début de la frontière du territoire de notre soleil.
Les scientifiques pensait que la sonde passera quasi d'un seul coup de l'héliosphère à cet espace intergalactique, mais la NASA a constaté que la transition s'est fait de manière progressive.
En sortant de l'héliosphère, la sonde Voyager I sort véritablement de notre monde, car on considère que c'est la zone d'influence du soleil dont elle sort.
On estime que la sonde n'aura plus d'énergie et cessera de fonctionner vers 2025.
Document 3 : Les principales unités de distance utilisées en astronomie
[modifier | modifier le wikicode]- Le mètre est à la fois un étalon de longueur et une unité de mesure du système métrique décimal. En tant qu'étalon, il est défini, depuis 1983, comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en 1/299 792 458 de seconde.
Document 4 : La vitesse de la lumière[2]
[modifier | modifier le wikicode]La vitesse de la lumière dans le vide est une constante physique et un invariant relativiste. Elle est notée c pour "célérité", ce terme étant utilisé par les physiciens pour désigner la vitesse de propagation d'un phénomène ondulatoire tel que la lumière.
Elle est exacte par définition : sa valeur a été fixée à 299 792 458 m/s en 1983 par le Bureau international des poids et mesures. Cette valeur équivaut à 1 079 252 848,8 km/h.
Document 5 : Relation entre vitesse, temps et distance
[modifier | modifier le wikicode]La vitesse d'un objet est le rapport entre la distance parcourue par l'objet par le temps qu'il a mis à parcourir cette distance : v = d / t avec v la vitesse, d la distance et t la durée.
Rédaction du brouillon
[modifier | modifier le wikicode]Temps ?
t sonde = d Terre - Proxima / v sonde
Doc 1 : d Terre - Proxima = 4,243 a. l.
Doc 2 : Sonde = 536 112 000 km/an
Doc 3 : 1 a. l. = 9 461 000 000 000 km = 9,461 x 10 exposant 12 km (écriture scientifique)
d Terre - Proxima = 4,243 x 1al = 4,243 x 9,461 x 10 exposant 12 = 4,01 x 10 exposant 13 km
d Terre - Proxima = 4,01 x 10 exposant 13 km.
t sonde = 4,01 x 10 exposant 13 / 536 112 000.
t sonde = 74 798 années.
Rédaction finale
[modifier | modifier le wikicode]Peut-on aller près de Proxima du Centaure pour l'observer ?
Nous cherchons à savoir si nous pouvons aller près de Proxima pour l'observer. On pourrait par exemple envoyer une sonde non loin d'elle. Cependant, il est possible que cette étoile soit trop loin de nous et que la sonde envoyée mette trop de temps pour y aller. Nous allons donc estimer le temps que prendrait une sonde pour aller de la Terre jusqu'à Proxima.
Afin d'estimer ce temps, nous allons utiliser la relation suivante (doc. 5) :
t = d / v
avec :
- t la durée en années du voyage de la sonde entre la Terre et Proxima
- d la distance en kilomètres entre la Terre et Proxima
- v la vitesse en km/an de la sonde.
D'après le document 1, la distance d entre la Terre et Proxima est de 4,243 années-lumière. Or, d'après le document 4, une année-lumière est la distance parcourue par la lumière en une année et est égale à 9 461 milliards de kilomètres.
On peut donc convertir d en km :
d = 4,243 al d = 4,243 x d (1al) d = 4,243 x 9 461 x 10 exposant 12 d = 4,01 x 10 exposant 13 km
La distance entre la Terre et Proxima est donc de 4,01 x 10 exposant 13 km.
D'autre part, d'après le document 2, la vitesse moyenne d'une sonde entre la Terre et Proxima :
t = d / v
t = 4,01 x 10 exposant 13 / 536 112 000
t = 74 798 années
Le temps que mettrait une sonde pour aller sur Proxima du Centaure, 74 798 années, serait donc bien plus grand qu'une vie humaine ! Il n'est donc pas possible d'aller près de Proxima du Centaure pour l'observer.
Bilan
[modifier | modifier le wikicode]- La quasi-totalité de l'Univers est inaccessible à l'Homme car les distances sont trop importantes pour être parcourues en une vie.
- L'Univers étant très grand, le mètre n'est pas une unité adaptée pour mesurer toutes les distances.
- On utilise alors souvent l'année-lumière de symbole al qui est la distance parcourue par la lumière en une année.
1al = 10000 milliards de km = 10 exposant 13.
- La vitesse d'un objet est le rapport entre la distance parcourue par l'objet par le temps qu'il a mis à parcourir cette distance :
v = d / v avec v la vitesse en m/s, d la distance en m et t la durée en s.
Comment alors a-t-on obtenu tant d'informations sur Proxima du Centaure ?
[modifier | modifier le wikicode]Étude des documents
[modifier | modifier le wikicode]Document 1
[modifier | modifier le wikicode]" Il y a des étoiles de toutes les couleurs. C'est une histoire de température à la surface de l'astre. Le fer dans la forge devient rouge quand sa température s'élève entre 700 et 1 000 degrés Celsius. Si on continue à le chauffer, son spectre initialement riche dans le domaine des radiations rouge-orange, s'enrichit dans les radiations bleues. Il passe par toutes les couleurs de l'arc en ciel. N'importe quel corps porté à une température donnée, indépendamment de sa composition, prend une teinte précise. La température fixe la couleur, quel que soit le corps : rouge jusqu'à 3 000 degrés, jaune comme le Soleil à 6 000 degrés, bleue comme Spica ou Rigel à 20 000 degrés Celsius. La masse d'une étoile détermine sa température. Les astres massifs, dont le champ de gravité est plus important, doivent pour se stabiliser avoir une température plus élevée. La pression thermique, en compensant la gravité, leur assure l'équilibre. Plus une étoile est massive, plus son noyau central est chaud et plus sa température superficielle grimpe. Par exemple, le cœur jaune du Soleil est à 15 millions de degrés Celsius tandis que celui de la bleue Sirius est à 40 millions de degrés Celsius environ. Les grosses étoiles sont bleues, les petites rouges ou jaunes. Du moins au début de leur vie. "
D'après Hubert REEVES (Sciences et Avenir - Numéro 693bis - Novembre 2004)
Document 2
[modifier | modifier le wikicode]Tout matériau, lorsqu'il est chaud, a tendance à émettre de la lumière. On peut facilement s'en rendre compte de nos jours avec l'élément d'une cuisinière, le filament de métal d'une ampoule électrique ou le Soleil, par exemple.
Ainsi, chaque élément chimique chauffé émet une lumière caractéristique. En séparant les différentes lumières colorées émises par une étoile, on peut donc retrouver les éléments chimiques qui y sont présents. Chaque lumière colorée n'a pas forcément d'influence sur la couleur globale de l'étoile.
Questions d'après les documents
[modifier | modifier le wikicode]1. Comment parvient-on à avoir des informations à propos d'une étoile ?
On parvient à avoir des informations à propos d'une étoile en analysant sa lumière.
2. Quels types d'informations peut-on obtenir ?
On peut obtenir des informations sur la taille, la masse, la couleur, la température, la luminosité, la composition chimique d'une étoile.
3. Pourquoi le Soleil est-il jaune ?
Le Soleil est jaune car sa température est proche de 6 000 degrés Celsius.
Bilan
[modifier | modifier le wikicode]- On peut obtenir des informations notamment sur la composition et la température d'une étoile, grâce à l'analyse de la lumière qu'elle émet.
Objectifs du chapitre
[modifier | modifier le wikicode]- Savoir différencier grandeur et unité
- Savoir convertir des distances
- Savoir rédiger des calculs
- Savoir utiliser la formule de la vitesse
- Savoir utiliser des documents pour répondre à un problème scientifique
- Savoir que la lumière permet d'émettre, de transporter un signal donc une information.
Sources des documents
[modifier | modifier le wikicode]- ↑ « Planetoscope - Statistiques : Distance parcourue par la sonde Voyager I dans l'espace », sur www.planetoscope.com
- ↑ « Vitesse de la lumière », sur www.wikipedia.com