Courbe dabsorption de latmosphère terrestre
des rayonnements électromagnétiques par l'atmosphère en fonction de la longueur d'onde. Mots-clés. Rayonnement solaire infrarouge
SPC annales zro sujet 1 lments de correction
l'atmosphère pour réaliser la cartographie de l'Univers. Le rayonnement fossile a été émis par l'Univers primitif lorsqu'il est devenu transparent.
obs4_sa_ste_corrige_ch7.pdf
L'UNIVERS TERRE ET ESPACE L'atmosphère est la couche d'air qui est retenue autour de la Terre grâce à la force d' ... Si l'énoncé est faux corrige-le.
ENSEIGNEMENT SCIENTIFIQUE PHYSIQUE CHIMIE
1.5 Fiche d'exercices corrigés . que l'Univers est en expansion (Edwin Hubble en ... explosion (rayonnement fossile découvert en 1964).
Chapitre 1 DESCRIPTION DE LUNIVERS
L'absorption des rayonnements par l'atmosphère ……………. de leur nature. Correction : Une galaxie correspond à un regroupement d'étoiles. Le nom de notre.
Physique Chimie
08?/02?/2017 L'Univers et le système solaire . ... et autres types de rayonnements . ... Un exercice corrigé et commenté suivi d'un exercice du.
Bases physiques de lastrophysique
27?/09?/2006 2.11 Le modèle d'atmosphère solaire empirique (en lecture) . . . . 58 ... Ce rayonnement a un effet négligeable sur l'entropie de l'univers.
Problèmes de physique de concours corrigés – 1ère année de
Les molécules de l'atmosphère n'étant soumises qu'à l'agitation thermique Le principe d'une centrale thermo-solaire est le suivant : le rayonnement ...
Océans et atmosphère : sciences de lUnivers
27?/02?/2022 L'atmosphère filtre et redistribue le rayonnement à la surface de la planète conditionnant ainsi la part conservée
TD 11 interaction matière rayonnement avec corrigé
Interaction matière rayonnement 1 Ex 1 : Coefficients d’Einstein Nous étudions l’interaction du rayonnement électromagnétique avec un gaz d’atomes identiques dans une enceinte (cavité 3D) On considère deux niveaux atomiques d’énergies E1 et E2 (E2 > E1) et de dégénérescences respectives g1 et g2 Soient N1 et N2
I Rayonnement terrestre
Extraire et exploiter des informations sur l'absorption de rayonnements par l'atmosphère terrestre et ses conséquences sur l'observation des sources de rayonnements dans l'Univers Connaître des sources de rayonnements radio infrarouge et ultraviolet Pré requis
Atmosphère et rayonnements dans l'Univers - Physique-Chimie
Atmosphère et observation astronomique La Terre reçoit de toutes les directions de l'espace des rayonnements électromagnétiques ainsi qu'une pluie de particules qui constitue le rayonnement cosmique
I Rayonnement terrestre
l’atmosphère : ce rayonnement ne traverse que très peu l’atmosphère pour aller dans l’espace II 1 L’albédo noté A est le rapport entre la quantité d’énergie solaire lumineuse renvoyée vers l’espace et la quantité d’énergie reçue : A= Energie renvoyée Energie reçue
PARTIE Observer : ondes et matière CH1 Ondes et particules
Extraire et exploiter des informations sur l’absorption de rayonnements par l’atmosphère terrestre et ses conséquences sur l’observation des sources de rayonnements dans l’Univers Connaître des sources de rayonnement radio infrarouge et ultraviolet
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1 L’ ATMOSPHERE 1 1 CONSTITUTION DE L’ATMOSPHERE L’enveloppe gazeuse de la terre environnement dans lequel la vie subsiste correspond à la “sphère” la plus dynamique et instable de cette planète Ce milieu contrôle la distribution de l’énergie à la surface du globe et beaucoup de transformations chimiques en particulier
Quelle est la capacité de l’atmosphère à absorber les rayonnements électromagnétiques ?
Ce graphique traduit la capacité de l’atmosphère à absorber certains types de rayonnements électromagnétiques. Une opacité atmosphérique de 100 % signifie que les radiations concernées sont entièrement absorbées par l’atmosphère terrestre. Plus l’opacité est faible, plus la proportion de radiations atteignant le sol est importante.
Pourquoi le rayonnement infrarouge est-il absorbé par l’atmosphère ?
D’après le Doc. 2, ce rayonnement n’est pas absorbé par l’atmosphère : il traverse l’atmosphère et parvient entièrement à la surface de la Terre. En revanche, la Terre émet un rayonnement infrarouge, en grande partie absorbé par l’atmosphère : ce rayonnement ne traverse que très peu l’atmosphère pour aller dans l’espace.
Qu'est-ce que le rayonnement solaire ?
– RAYONNEMENT THERMIQUE TERRESTRE ET ALBÉDO L’énergie reçue par la Terre provient essentiellement du Soleil, mais une partie de ce rayonnement est réfléchie par l’atmosphère. Le rayonnement solaire parvenant jusqu’à la surface de la Terre est en partie absorbé par les océans et les continents, entrainant leur réchauffement.
Comment calculer la puissance du rayonnement solaire reçu par la Terre ?
? On a montré dans l’activité 2.2.2 « Puissance du rayonnement solaire reçu par la Terre » que la Terre reçoit une puissance par unité de surface d’environ 340 W?m?2 provenant du Soleil. L’albédo de la Terre vaut 0,3 donc la puissance par unité de surface renvoyée par la terre à cause de son albédo vaut : Prenvoyée=A×Preçue=0,3×340?100 W?m?2
Chapitre 1
DESCRIPTION DE L'UNIVERS
" Espace, frontière de l'infini, vers laquelle voyage notre vaisseau spatial. Sa mission de cinq ans : explorer de nouveaux mondes étranges, découvrir de nouvelles vies, d'autres civilisations, et au mépris du danger avancer vers l'inconnu... » Générique de la célèbre série TV Star Treck créée par Gene Roddenberry1967. Bonjour à toi, lecteur assidu de ton livre Method's 3 e collège... Saches que rigueur et méthodes te permettront de réussir pleinement ton année et de briller au brevet en physique chimie... Si si, n'en doute pas, tu vas cartonner... Avant d'en arriver là, mettons-nous au travail ! Nous avons aujourd'hui au menu : la structure de l'Univers, la maîtrise de l'écriture scientifique (primordiale pour le lycée), les ordres de grandeur (outil très intéressant car ils permettent d'évaluer très rapidement une grandeur sans souci de précision) et l'unité de distance " année-lumière » utilisée par les astronomes... Ce programme est dense, riche en informations mais au combien intéressant et fondamental pour la suite de tes études en sciences physiques... Ne t'inquiète pas, je suis là pour toi... Le principe est toujours le même : cours à connaître par coeur, méthodes à travailler et REtravailler puis exercices à faire et REfaire... Suis mes conseils et tu verras, ton Level de physique va exploser ! Let's GO ! " Longue vie et prospérité en SPC... » MÉTHODE 1 : Connaître la structure de l'UniversPrincipe
D'après les dernières observations, l'Univers serait né il y a exactement 13,7 milliards d'années à la suite d'une énorme explosion : le Big Bang ! Notre Univers est constitué de milliards de galaxies, constituées elles-mêmes par des milliards d'étoiles. Autour de certaines étoiles tournent par gravitation des planètes formant ainsi un système... Notre galaxie : son nom est la Voie Lactée. Elle comprend 200 milliards d'étoiles dont le Soleil. Une galaxie correspond donc à un regroupement d'étoiles.10 Chapitre 1
Une exoplanète est une planète qui gravite autour d'une étoile autre que leSoleil.
Quand une étoile possède plusieurs exoplanètes, l'ensemble forme un système planétaire extrasolaire.Notre système solaire
Il est constitué d'une étoile (le Soleil), de 8 planètes principales, de planètes naines, de satellites naturels, d'astéroïdes et de comètes ! Les 8 planètes se déplacent autour du Soleil dans un même plan appelé plan de " l'écliptique ». On distingue deux types de planètes dans notre système solaire : - celles constituées de roche appelées les " telluriques » ; - celles constituées de gaz appelées les " géantes » ou " gazeuses ». Le Soleil est l'unique l'étoile de notre système solaire. C'est une boule de gaz de diamètre 1,4 million de km ! Les énergies thermiques et rayonnantes (chaleur + lumière) proviennent de réactions nucléaires. Le Soleil représente à lui seul plus de 99 % de la masse totale du système solaire. Les réserves en hydrogène du Soleil lui permettront encore de " brûler » pendant environ 5 milliards d'années. Il est donc à la moitié de sa vie... Voici l'ordre des planètes de la plus proche à la plus éloignée du Soleil : Attention : les diamètres des planètes et du Soleil ainsi que les distances entre les astres ne sont pas respectées ! Que l'on se place au niveau de l'atome entre le noyau et les électrons ou encore entre les planètes et le Soleil, entre les étoiles comme entre les galaxies, il y a essentiellement du vide : on parle de structure lacunaire de la matière.Soleil
Mercure Venus Terre Mars Jupiter Saturne Uranus Neptune1 2 3 4 5 6 7
8Planètes telluriques
Planètes gazeuses
Description de l'Univers 11
MÉTHODE 2 : Savoir utiliser la notation scientifiquePrincipe
La notation scientifique consiste à écrire un nombre sous la forme : a x 10 n - a : un nombre décimal avec 1 a < 10 - n : un entier positif ou négatifPar exemple, le rayon de la Terre vaut R
T = 6 380 km, pour exprimer cette
donnée en écriture scientifique - il faut déplacer la virgule jusqu'à obtenir un nombre décimal compris entre 1 et 10 : 6,380 ; - la puissance de dix indique le nombre de chiffre par rapport auquel on a déplacé la virgule, ici 3 : 6,380 x 10 3Le rayon de la Terre vaut R
T = 6,380 x 10
3 km.Exemple : La notation scientifique
Donner l'écriture scientifique pour chaque cas. a) Taille d'un globule rouge d'un être humain : 0,000 008 m b) Distance Terre - Lune : 380 000 km c) Altitude du Mont-Blanc : 4 807 m d) Rayon de la Terre : 6 400 km e) Taille d'une fourmi : 0,005 m f) Diamètre d'un cheveu : 0,000 04 mCorrection :
a) Taille d'un globule rouge d'un être humain : 8,0 x 10 -6 m b) Distance Terre - Lune : 3,8 x 10 5 km c) Altitude du Mont-Blanc : 4,807 x 10 3 m d) Rayon de la Terre : 6,4 x 10 3 km e) Taille d'une fourmi : 5,0 x 10 -3 m f) Diamètre d'un cheveu : 4,0 x 10 -5 m MÉTHODE 3 : Savoir utiliser l'ordre de grandeurPrincipe
L'ordre de grandeu
r d'une longueur correspond à la puissance de 10 la plus proche de cette valeur. L'ordre de grandeur permet d'évaluer rapidement une longueur sans soucis de précision.12 Chapitre 1
Par exemple, pour donner l'ordre de grandeur de la distance Terre - Soleil : dTS = 150 x 10
6 km, il faut : - exprimer la valeur en écriture scientifique : 1,50 x 10 8 km - arrondir la valeur : si a < 5, on l'arrondit à 1 si a 5, on l'arrondit à 10 soit 1,50 < 5 donc on arrondit à 1 - ordre de grandeur : 1 x 10 8 = 10 8 km L'ordre de grandeur de la distance Terre - Soleil vaut 10 8 km.Exemple : Les ordres de grandeurs
Donner l'ordre de grandeur pour chaque proposition. a) La vitesse des ondes ultrasonores dans le corps humain vaut 1,50 x 10 3 m/s b) Le rayon de l'atome de fer vaut 1,42 x 10 -10 m c) La distance Terre - Soleil représente 1,50 x 10 4 km d) L'énergie libérée par la fission de 1,0 g d'uranium 235 vaut 7,56 x 10 10 J e) La masse d'un électron vaut 9,10 x 10 -31 kg f) La valeur de la force gravitationnelle exercée par le Soleil sur Vénus vaut5,4 x 10
22N.
Correction :
a) Ordre de grandeur la vitesse des ondes ultrasonores : 10 3 m/s b) Ordre de grandeur du rayon de l'atome de fer : 10 -10 m c) Ordre de grandeur de la distance Terre - Soleil : 10 4 km d) Ordre de grandeur de l'énergie libérée par fission : 10 11 J e) Ordre de grandeur de la masse d'un électron : 10 -30 kg f) Ordre de grandeur de la force gravitationnelle : 10 23N
MÉTHODE 4 : Comprendre l'année-lumière
Principe
L'année de lumière est une unité de distance inventée par les astronomes. La raison est très simple : l'unité du kilomètre n'était pas assez performante pour travailler sur des distances de plusieurs milliards de milliards de milliards de km à l'échelle de l'Univers ! Elle nous permet donc de simplifier les calculs de distance. L'année de lumière est la distance parcourue par la lumière dans le vide en une année. 1 a.l . = 9,5 x 10 15 m = 9,5 x 10 12 kmDescription de l'Univers 13
Exemple : Conversion en année-lumière
Pour chaque exemple, convertir la distance en km et donner son ordre de grandeur. a) La distance entre le Soleil et la naine rouge Proxima du centaure vaut 4,2 a.l. b) La distance entre le Soleil et Véga vaut 25 a.l. c) La distance entre le Soleil et Rigel vaut 860 a.l. d) La distance entre le Soleil et la nébuleuse d'Orion vaut 1340 a.l.Correction :
a) Distance Soleil - Proxima du centaure : 4,0 x 10 -11 kmOrdre de grandeur : 10
-11 km b) Distance Soleil - Véga : 2,4 x 10 14 kmOrdre de grandeur : 10
14 km c) Distance Soleil - Rigel : 8,2 x 10 15 kmOrdre de grandeur : 10
16 km d) Distance Soleil - Orion : 1,27 x 10 16 kmOrdre de grandeur : 10
16 km MÉTHODE 5 : Connaître les rayonnements issus de l'UniversPrincipe
Les rayonnements reçus par la Terre ont des origines diverses : • Les étoiles dont le Soleil. • Les amas de corps célestes comme les galaxies. • Les confins de l'Univers (rayonnement fossile issu du Big Bang). Tous les objets célestes émettent des rayonnements dans divers domaines. Il est possible d'associer à certains rayonnements des sources caractéristiques. Par exemple, du Soleil, nous proviennent des infrarouges, de la lumière visible et des ultraviolets en permanence. Lors des périodes de forte activité solaire, des rayonnements radio, des rayons X et des rayons peuvent également atteindre la Terre.14 Chapitre 1
(m)v (Hz)Rayons
Rayons XUltra-
violetsVisible
Infra-
rougesInfra-rouges lointains Micro-ondes Ondes radio 10 -12 10 -11 10 -10 10 -9 10 -8 10 -7 10 -6 10 -5 10 -4 10 -3 10 -2 10 -1 10 0 10 1 10 2 10 3 10 20 10 19 10 18 10 17 10 16 10 15 10 14 10 13 10 12 10 11 10 10 10 9 10 8 10 7 10 6 10 5Interactions des particules cosmiques
avec les gaz interstellairesÉtoiles chaudes Étoiles froides Nuages de gaz froids, supernovae, galaxies, reste du Big Bang Naines blanches, étoiles à neutrons Étoiles Gaz froids et nuages de poussière du milieu interstellaire L'atmosphère terrestre interagit avec les rayonnements qu'elle reçoit. L'absorption des rayonnements par l'atmosphère dépend de leur nature : • Les rayons , les rayons X, certains ultraviolets ne franchissent pas la haute atmosphère. • La lumière visible et la plupart des ondes radio sont peu ou pas absorbées par l'atmosphère. Pour ces domaines de rayonnement, l'atmosphère est dite transparente. On parle ainsi de la fenêtre visible et de la fenêtre radio. 10 3Transparence
de l'atmosphère terrestreType de radiation
Longueur d'onde (m)
Échelle approximative
de la longueur d'ondeFréquence (Hz)
Radio Micro-ondes Infrarouge Visible Ultraviolet Rayons X Rayons Gratte-ciel Humain Papillon Tête d'aiguille Protozoaire Molécule AtomeNoyau 10 8 10 14 10 11 10 15 10 16 10 18 10 20 10 2 10 -2 10 -50,5 x 10
-6 10 -8 10 -10 <10 -12NonNonNonOuiOui
Pour s'affranchir des effets de l'atmosphère, il est nécessaire de placer les instruments de détection au-dessus de l'atmosphère terrestre. On utilise ainsi des satellites artificiels.Exemple : Les rayonnements reçus de l'espace
Milieu interstellaire
L'espace entre les étoiles est loin d'être vide. Il est rempli de gaz, principalement de l'hydrogène et de l'hélium, mais aussi des agrégats solides (glaces, minéraux, composés organiques ou inorganiques) : la poussière. Certaines parties de ce milieu interstellaire sont plus denses et forment desDescription de l'Univers 15
nébuleuses. Les étoiles (et leurs planètes) naissent d'ailleurs de ces nuages célestes. Les étoiles, les astres ainsi que ce milieu interstellaire sont capables d'émettre des rayonnements de fréquences différentes les unes des autres.Rayonnements détectables depuis la Terre
La Terre reçoit de toutes les directions de l'espace des rayonnements électromagnétiques ainsi qu'une pluie de particules qui constituent le rayonnement cosmique. Si ce flot ininterrompu n'était pas en grande partie arrêté par l'atmosphère, ses effets destructeurs interdiraient toute vie. Ces rayonnements et ces particules sont les seuls supports des informations qui nous parviennent de l'Univers (distances, vitesses, constitution des étoiles ou des autres objets célestes). Dans la deuxième moitié du XX e siècle, l'invention du radiotélescope (qu'on positionne dans les déserts), sur le modèle du radar, puis la possibilité d'envoyer des télescopes spatiaux au-delà des couches denses de l'atmosphère, ont permis aux astronomes d'exploit er beaucoup plus largement le domaine des ondes électromagnétiques.Document 1 - Rayonnements et longueur d'onde
ONDES RADIO MICRO ONDES INFRA ROUGEULTRA-
VIOLET
visible MOUS DURSRAYONS XRAYONS
Longueur
d'onde (m)10 3 10 1 10 -1 10 -3 10 -5 10 -7 10 -9 10 -11 10 -13 10 -15 Document 2 - Rayonnements et absorption par l'atmosphère terrestreAbsorption
par l'atmosphère terrestreLongueur d'onde
100%50%
0%
0,1 nm
1 nm 10 nm 100 nm 1 m 10 m 100 m 1 mm 1 cm 10 cm 1 m 10 m100 m1 km
Donnée
: 1,0 nm = 1,0 x 10 -9 m et 1,0 m = 1,0 x 10 -6 m a) À l'aide des différents documents, déterminer les types d'ondes totalement absorbées par l'atmosphère terrestre pour des longueurs d'onde inférieures à100 nm.
b) À l'aide des différents documents, déterminer les types de rayonnements qui sont directement observables à la surface de la Terre.16 Chapitre 1
Correction :
a) D'après les documents 1 et 2 : les ondes électromagnétiques, qui sont totalement absorbées par l'atmosphère terrestre pour les longueurs d'onde inférieures à 100 nm sont une partie des ultraviolets, les rayons X et les rayons gamma. b) D'après les documents 1 et 2 : les ondes électromagnétiques directement observables depuis la surface de la Terre sont les ondes appartenant au domaine du visible, une partie des infrarouges et une partie des ondes radio.Testez-vous !
Complétez le texte à trous suivant.
Une ......................... correspond à un regroupement d'étoiles. Le nom de notre galaxie est la .............................., elle comprend 200 milliards d'étoiles dont le .................. Une ............................. est une planète qui gravite autour d'un e étoile autre que le Soleil. Quand une étoile possède plusieurs exoplanètes, l'ensemble forme un système planétaire Notre système solaire est constitué d'une étoile (le Soleil), de......... planètes principales, de planètes naines, de satellites naturels, d'astéroïdes et de comètes. On distingue deux types de planètes dans notre système solaire, celles constituées de roche appelées les " ......................... », celles consti- tuées de gaz appelées les " ................. » ou " ..................... ». Que l'on se place au niveau de l'atome entre le noyau et les électrons ou encore entre les planètes et le Soleil, entre les étoiles comme entre les galaxies, il y a essentiellement du .............. : on parle de structure ..................... de la matière. L'ordre de grandeur d'une longueur correspond à la puissance de 10 la plus proche de cette valeur. L'ordre de grandeur permet d'.................. rapide- ment une longueur sans soucis de précision. L'année de lumière est la ................... parcourue par la lumière dans le vide en une .....................Les rayonnements reçus par la Te
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