Activité 1 : rayonnements et absorption par latmosphère

situé dans l’infrarouge) Les documents proposés illustrent la dépendance de l’absorption des rayonnements électromagnétiques par l’atmosphère en fonction de la longueur d’onde Mots-clés Rayonnement solaire, infrarouge, ultraviolet, absorption, spectre Références au programme

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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 Nature de l’activité : Analyse de documents Résumé (en 5 lignes au plus) :

Rayonnements dans l’Univers - Jardin des Sciences de l

l'atmosphère sur les rayonnements, puis de connaître quelques sources de rayonnements dans les domaines radio, infrarouge et ultraviolets Compétences 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

12 Partie Observer : Ondes et matière CHAP 01-POLY Ondes et

1 3 Les sources de rayonnements 1 4 Absorption par l'atmosphère terrestre : a) Les constituants de l'atmosphère absorbent certaines radiations: ce qui peut gêner les observations astronomiques ACT DOC 1-Rayonnements détectables depuis la Terre b) Interagissent avec les astroparticules Des particules secondaires sont alors créées Les plus

Thème : OBSERVER Univers) - ac-orleans-toursfr

Absorption de rayonnements par l’atmosphère terrestre Compétence travaillée ou évaluée : Extraire et exploiter des informations Nature de l’activité : Activité documentaire de découverte Résumé : L’idée directrice est de faire découvrir que l’observation astronomique ne s’intéresse pas qu’au domaine visible

rAyonnements DAns l’Univers et onDes DAns lA mAtière

développer l’observation dans les domaines de l’infrarouge (IR), de l’ultraviolet (UV), des rayonnements X (RX) et des rayonnements gamma (Rγ) Doc 2 l’absorption des rayonnements électromagnétiques par l’atmosphère L’atmosphère terrestre absorbe une grande partie du rayonnement électroma-gnétique provenant de l’univers

Chapitre 4 : Ondes et particules - lewebpedagogiquecom

- 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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Notions sur l'absorption de rayonnements par l'atmosphère terrestre Connaitre les sources de rayonnements (électromagnétiques et particules) et leur détection Notion d'ondes mécaniques Mettre en ÷uvre un apteurc ou un dispositif de détection Ondes et particules Thème du programme : Ondes et matière

Thème : Observer - Ondes et matière Cité scolaire André Chamson

Activité 1 : rayonnements et absorption par l'atmosphère

Objectifs : Extraire et exploiter des informations sur l'absorption des rayonnements par l'atmosphère terrestre.

Connaître des sources de rayonnement (radio, infrarouge et ultraviolet).

I°) Les fenêtres atmosphériques

L'atmosphère est essentielle à la vie mais dans le domaine de l'observation (astronomie) elle devient gênante.

Lire attentivement les documents ci-dessous et répondre aux questions qui suivent.

Documents à étudier

La plupart des sources célestes émettent des rayonnements électromagnétiques dans différentes longueur d'onde λ.

Le Soleil étant un corps chaud il a un spectre étendu.

L'atmosphère terrestre

L'émission d'ondes électromagnétiques par le Soleil est bien modélisée par un corps noir à 5800 Kelvin. Le pic d'émission est dans le

vert ϣ ( ϣ λ ≈ 500 nm), et la répartition du rayonnement est à peu près pour moitié dans la lumière visible, pour moitié dans l'infrarouge,

avec 1% d'ultraviolets.

Arrivé au niveau de la mer, c'est-à-dire ayant traversé toute l'atmosphère terrestre, le rayonnement solaire a subi plusieurs

" filtrations ». On peut repérer notamment sur le spectre ci-dessous les bandes d'absorption de l'ozone ϣ ( ϣ connu pour stopper une

bonne partie des ultraviolets), du dioxygène, du dioxyde de carbone et de l'eau.

Absorption optique

L'absorption optique est une autre propriété importante de l'atmosphère. Différentes molécules absorbent différentes longueurs

d'onde de radiations. Par exemple, l'O2 et l'O3 absorbent presque toutes les longueurs d'onde inférieures à 300 nanomètres. L'eau

ϣ ( ϣ H2O) absorbe la plupart des longueurs d'onde au-dessus de 700 nm, mais cela dépend de la quantité de vapeur d'eau dans

l'atmosphère.

Quand les spectres d'absorption des gaz de l'atmosphère sont combinés, il reste des " fenêtres » de faible opacité, autorisant le

passage de certaines bandes lumineuses. La fenêtre optique va d'environ 300 nm ϣ ( ϣ ultraviolet-C) jusqu'aux longueurs d'onde que les

humains peuvent voir, la lumière visible ϣ ( ϣ communément appelé lumière), à environ 400-700 nm et continue jusqu'aux infrarouges

vers environ 1100 nm. Il y a aussi des fenêtres atmosphériques qui transmettent certaines ondes infrarouges et radio sur des

longueurs d'onde plus importantes. Par exemple, la fenêtre radio s'étend sur des longueurs d'onde allant de un centimètre à environ

onze mètres. Source internet :http://fr.wikipedia.org.............. Le défi du spatial pour s'affranchir des limites terrestres

L'atmosphère terrestre est une limite aux observations dans l'infrarouge. La vapeur d'eau est le principal agent bloquant. Elle absorbe

la lumière infrarouge venue des astres et la rediffuse dans l'atmosphère.

C'est le même principe que l'effet de serre qui bloque la fuite du rayonnement infrarouge de la Terre. En limitant la quantité de

lumière infrarouge, la vapeur d'eau limite la sensibilité des télescopes terrestres ; les objets célestes les moins intenses, soit peu

lumineux soit très distants, sont ainsi difficilement détectables depuis le sol.

Pour s'affranchir de cette limite, les astronomes placent leurs télescopes sur des hauts plateaux désertiques et secs (ex : à 5000 m dans

désert de l'Atacama au Chili où à Hawaï au Mauna Kéa où encore au Pic du Midi en France) ou au-dessus de l'atmosphère en orbite.

Ce second choix est plus coûteux, limite la taille du télescope à la capacité du lanceur et sa durée de vie à la quantité d'hélium

embarqué. Néanmoins malgré ces limites, le gain en sensibilité dans l'espace est prodigieux ce qui permet de cartographier de très

vastes zones célestes en un temps de pose raisonnable. Source internet compilées: http://www.herschel.fr

Télescope spatial

Un télescope spatial est un télescope placé au-delà de l'atmosphère. Le télescope spatial présente l'avantage par rapport à son

homologue terrestre de ne pas être perturbé par l'atmosphère terrestre. Celle-ci déforme le rayonnement lumineux dans le visible (voir

photographie ci-dessous)

Avantages du télescope spatial

Plusieurs phénomènes constituent des freins à l'observation astronomique depuis le sol : la turbulence naturelle de l'air, qui perturbe le

cheminement des photons et réduit la qualité de l'image, limite la résolution aux environs d'une seconde d'arc même si certains

télescopes terrestres (tel que le Very Large Telescope) peuvent contrebalancer les turbulences grâce à leur optique adaptative.

Dans le domaine du rayonnement visible, un télescope spatial peut observer un objet cent fois moins lumineux que ce qui peut être

techniquement observable depuis le sol. En outre, une grande partie du spectre électromagnétique est complètement (Gamma, X, etc.)

ou partiellement (infrarouge et ultraviolet) absorbée par l'atmosphère et ne peut donc être observée que depuis l'espace. L'observation

lumineuse depuis le sol est également de plus en plus handicapée par la pollution lumineuse due aux nombreuses sources de lumière

artificielles1.

Seuls le rayonnement visible et les fréquences radios ne pas atténués par l'atmosphère terrestre. L'astronomie spatiale joue un rôle

essentiel pour les autres longueurs d'onde. Source internet compilées:http://fr.wikipedia.org Image gauche : étoile photographiée avec un télescope terrestre Image droite : même photographie mais avec un télescope spatiale. On voit en fait que l'étoile est double.Adsorption

Répondre aux questions suivantes :

1°) Sur la première image, donner les valeurs des longueurs d'onde λ de la lumière visible (approximativement).

2°) Rappeler la loi de Wien (voir 1ère S) et vérifier que le pic d'émission du Soleil se trouve bien dans le jaune.

Donnée : constante de Wien : σ = 2,898 × 10-3 m.K

3°) D'après cette loi, les sources chaudes rayonnent dans quelle partie du spectre ?

Même question pour les sources froides.

4°) Pour quels types de rayonnements du spectre électromagnétique, l'observation au sol est-elle possible ?

5°) L'observation au sol dans l'infrarouge nécessite des conditions particulières. Lesquelles ? Pour quelle raison ?

Dans l'atmosphère quelles molécules absorbent les U.V ?

6°) Où placer les télescopes pour pouvoir accéder à l'ensemble du spectre électromagnétique ?

7°) Si le rayonnement visible arrive jusqu'au sol, quelle est l'utilité des télescopes spatiaux travaillant dans le visible ?

8°) Pourquoi est-ce que les scientifiques continuent de construire des observatoires terrestres ?

9°) Donner des exemples de sources rayonnements dans les différents domaines du spectre électromagnétique.

10°) En quelques lignes, écrire une synthèse des documents.

Exemple d'une galaxie observée à différentes longueurs d'onde λ .quotesdbs_dbs5.pdfusesText_10

[PDF] Activité 1 : rayonnements et absorption par latmosphère

COURBE D’ABSORPTION DE L’ATMOSPHÈRE TERRESTRE