Seconde – Sciences Physiques et Chimiques Activité 1.11ère Partie : L’Univers – Chapitre 1 Correction

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Les objets de l’Univers (correction)

Pour décrire l’Univers qui nous entoure, il est nécessaire d’avoir une idée des dimensions relatives des objets qui le constituent.

1. Classer les 12 objets du plus petit au plus grand.2. Convertir toutes les longueurs suivantes en mètres.

3. Associer à chaque objet sa longueur.

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Ecriture scientifique

Conversion en mOrdre de grandeur

Les quarks 10–18 m 10–18 m 10–18 m 10–18 mLe noyau d’un atome

10–15 m 10–15 m 10–15 m 10–15 m

Un atome 10–10 m 10–10 m 10–10 m 10–10 m

Une molécule 1 nm 1 nm 1.10–9 m 10–9 m

Une cellule 10 µm 1,0.101 m 1,0.101 m 101 m

Un microbe 5.10–5 m 5.10–5 m 5.10–5 m 10–4 m

Un cil 0,2 mm 2.10–1 mm 2.10–4 m 10–4 m

Un lecteur mp3 10 cm 1,0.101 cm 1,0.10–1 m 10–1 m

Un gratte-ciel 500 m 5,00.102 m 5,00.102 m 103 m

La Terre 12 750 km 1,2750.104 km 1,2750.107 m 107 m

Le Système solaire 12 milliards de km 1,2.1010 km 1,2.1013 m 1013 m

Une galaxie 1021 m 1021 m 1021 m 1021 m

Sur un exemple, celui du gratte-ciel500 m = 5,00.102 m (on garde les deux zéros en tant que chiffres significatifs) : not. sci + conv. m

~ 103 m en vertu de la règle des arrondis, la puissance de dix la plus proche n’est pas 102 !

Sur un autre exemple, celui de la Terre12 750 km = 1,2750.104 km : nota. sci

= 1,2750.104.103 m (le préfixe kilo correspondant à 1 000, soit 103)= 1,2750.107 m (10a x 10b = 10a+b) : conv. m

Sur un dernier exemple, celui du microbe5.10–5 m = 5.10–5 m : nota. sci

~ 10–4 m (les puissances négatives sont inversées : 10–4 > 10–5 !)

Pour se rendre comptehttp://www.ac-grenoble.fr/webcurie/pedagogie/physique/td/infini/Puissances_de_10/powers10/powersof10.htmlAnimation du CERN : http://microcosm.web.cern.ch/microcosm/p10/french/welcome.htmlLa vidéo IBM : http://www.youtube.com/watch?v=Ldhr1FnK9UY

Exercer son esprit critique…a. chercher ce qu’est un microbe ou d’autres photos… Que pensez-vous de la photo

proposée dans cette activité ?

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Familièrement, le mot microbe désigne le plus souvent une bactérie pathogène, c’est-à-dire responsable d’une maladie.

C’est pourquoi le microbe est souvent et naïvement représenté méchant et plein de pattes… alors qu’il s’agit souvent d’un organisme unicellulaire. La photo proposée dans l’activité est celle d’un acarien, organisme bien plus complexe qu’un simple microbe. Les auteurs ont fait ce choix audacieux pour ne pas compliquer l’activité…

b. Prenons le rayon du Soleil : 695 500 km d’après Google ; 700 000 km d’après Wikipedia. Quelles différences faites-vous entre ces deux informations ? Qui a « raison » ? Disputer.

C’est le grand dilemme de tous les chercheurs sur internet. Quel crédit accorder à telle ou telle réponse ?Google est un moteur de recherches qui agrège les résultats, en les hiérarchisant, parmi un très grand nombre de pages web : le résultat obtenu doit donc être connecté avec sa source et l’auteur.Wikipedia est un outil collaboratif : « n’importe qui » peut publier, même si une modération est opérée rapidement.Qui a raison ? Personne, et tout le monde à la fois. La détermination du rayon solaire est possible par des techniques des plus simples (détournement du théorème de Thalès) aux plus complexes, et chacune apporte son degré de précision : c’est bien cela dont il s’agit ici.La réponse « 695 500 km » se veut plus précise que « 700 000 km » : on dira qu’elle comporte davantage de chiffres significatifs (quatre contre un seul). Ceci dit, aucune n’est « plus vraie » que l’autre ! Pour prétendre à davantage de précision, il faut des méthodes et des instruments qui le permettent : mesurer un segment à la règle et noter sur sa feuille 2,05 cm n’est pas cohérent avec la précision donnée par l’instrument (une règle n’est précise qu’au millimètre près).Personne n’a raison : il ne s’agit pas, en fait, d’un débat consistant…

Pour aller plus loin : avez-vous les réponses aux questions sur le bestiaire de l’astronomie ? Faites des recherches !

Qu’est-ce qu’une comète ?La comète, astre chevelu, est un agrégat de glaces et de poussières provenant généralement des confins du système solaire (ceinture de Kuiper ou nuage d’Oort, voir même de plus loin encore) et se rapprochant (attraction gravitationnelle) du Soleil en subissant un échauffement conduisant à la formation d’une chevelure caractéristique (et opposée au Soleil). Certains astéroïdes ont des comportements cométaires ; la plus célèbre comète est sûrement la comète de Halley, qui présente en outre une orbite elliptique autour du Soleil et revient ainsi tous les 76 ans à proximité de notre étoile. Une origine divine était jadis accordée à ces astres, comme en atteste la tapisserie de Bayeux, où la comète de 1066 est censée annoncer le triomphe des normands de Guillaume le Conquérant sur l’Angleterre (bataille de Hastings).

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Qu’est-ce qu’un astéroïde ?Il s’agit d’un petit corps du système solaire, composé de glaces, de roches et de métaux, de forme irrégulière, avec des dimensions allant du mètre au kilomètre. La plupart des astéroïdes sont situés entre Mars et Jupiter, dans ce que l’on nomme la ceinture d’astéroïdes ; la ceinture de Kuiper, au-delà de Neptune, en est un autre réservoir important. On suppose que de nombreux astéroïdes constituent les résidus du disque protoplanétaire à l’origine du système solaire.

Qu’est-ce qu’une étoile ? Quelle différence entre une étoile et une planète ?Techniquement, l’étoile est une sphère de plasma (gaz d’ions et d’électrons) extrêmement chaude, siège de réactions thermonucléaires à l’origine d’une libération d’énergie (chaleur et rayonnement) colossale. Notre Soleil est une étoile (assez banale, d’ailleurs).Les planètes sont des astres rocheux ou gazeux qui se forment en périphérie d’étoiles autour desquelles elles gravitent (orbites elliptiques) ; les planètes sont généralement des sources secondaires de lumière (elles reflètent – phénomène d’albedo – la lumière de leur(s) étoile(s)).L’étymologie du mot planète désigne des astres errants : le mouvement des planètes dans le ciel nocturne est effectivement nettement plus complexe – en apparence – que celui des étoiles. Par ailleurs, les planètes se distinguent par un éclat fixe, contrairement aux étoiles qui, à cause de la distance qui nous sépare d’elles, scintillent.

Mouvement apparent des étoiles sur quelques heures Mouvement apparent (rétrogradation) de Mars (en haut à gauche, l’amas des Pléiades)

Qu’est-ce qu’une nébuleuse ? Une nébuleuse est une poche de gaz interstellaire (entre les étoiles d’une galaxie) ; certaines sont éclairées par des étoiles, d’autres sont obscures… Elles peuvent être le lieu de formation de nouvelles étoiles ou encore la trace de la fin de vue d’une étoile (nébuleuses planétaires).

Nébuleuse planétaire Nébuleuse à émission Nébuleuse obscure

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Qu’est-ce qu’un amas globulaire/ouvert ? Un amas est un regroupement d’étoiles au sein d’une galaxie ; les amas globulaires rassemblent des étoiles âgées et très resserrées ; les amas ouverts présentent des étoiles plus distantes, parfois complètement indépendantes les unes des autres.

Amas ouvert des Pléiades Amas globulaire d’Hercule

Qu’est-ce qu’une naine blanche ? une naine brune ? Une étoile naît, vit et meurt. Lorsqu’elle a épuisé toutes ses ressources thermonucléaires (hydrogène, puis hélium), elle connaît une fin de vie qui dépend de sa taille (surtout de sa masse) initiale. Généralement, elles grossissent et finissent par expulser leurs couches externes avant de se recondenser sur elles-mêmes ; l’expulsion peut être plus ou moins violente (novae, supernovae), et le résidu peut aller de la naine blanche à l’étoile à neutrons, voire au trou noir pour les plus massives.La naine blanche est une étoile dégénérée, très dense et assez lumineuse ; elle se refroidit progressivement et peut atteindre le statut de naine brune, lorsqu’elle n’émet plus beaucoup de lumière.

Qu’est-ce qu’un quasar ? Qu’est-ce qu’un trou noir ?Pour certaines étoiles gigantesques, la fin de vie se solde par une contraction extrême ; l’astre attire alors tout à lui, y compris la lumière : cette dernière ne pouvant plus s’échapper et donner des informations sur l’objet, on le nomme alors trou noir.

Dans la plupart des galaxies, on suppose qu’un trou noir en occupe le centre ; certaines, très lointaine et donc très jeunes, sont de puissants émetteurs de radiations, et abritent des trous noirs colossaux : ce sont les quasars. Les quasars sont les objets les plus lointains connus à ce jour.Ci-contre, ULAS J1120+0641 n’est pas le point le plus lumineux, mais le petit point rouge central… à 13 milliards d’années-lumière de nous ! La lumière qui nous en provient a été émise 770 millions d’années après le Big Bang !