Td corrigé Fiche professeur - Académie d'Orléans-Tours pdf

Fiche professeur - Académie d'Orléans-Tours

En astronomie, le domaine le plus favorable à la détection d'exoplanètes est l' infrarouge moyen (autour de 10 ?m). L'observation au sol dans l'infrarouge ...




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Thème : OBSERVER – Ondes et matière
(Sous-thème : Rayonnements dans l’Univers)Type de ressources :
Activité illustrant les notions du programme. Prolongements et approfondissements des notions au programme. Références bibliographiques et sitographie. Notions et contenus :
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. Un premier document indique la position sur la Terre et les caractéristiques de quelques observatoires importants ou récents. Les autres documents permettent de répondre aux questions posées en développant un raisonnement et de comprendre que l’atmosphère est opaque pour certains domaines d’onde électromagnétique.Mots clefs : onde électromagnétique, longueur d’onde, absorption, spectre.Académie où a été produite la ressource : Académie d’Orléans-Tours.
 HYPERLINK "http://physique.ac-orleans-tours.fr/" http://physique.ac-orleans-tours.fr/







Observer l’Univers depuis la Terre

Conditions de mise en œuvre : activité de découverte en classe d’une durée de 30 minutes environ.


Extrait du BO :


Notions et contenuCompétences exigiblesRayonnements dans l’Univers
Absorption de rayonnements par l’atmosphère 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.

Compétences travaillées :

Compétences du préambule du cycle terminal : pratiquer une démarche scientifique (rechercher, extraire et organiser l’information utile, mobiliser ses connaissances, mettre en œuvre un raisonnement, communiquer à l'écrit).

Compétences « extraire et exploiter » : extraire et organiser des informations utiles, choisir de manière argumentée ce qui est à retenir dans des ensembles, exploiter qualitativement des informations.


Prérequis : onde EM, longueur d’onde.
Observer l’Univers depuis la Terre

Au cours du XXème siècle, le champ d’investigation de l'astronomie s’est étendu de la lumière visible à l'ensemble du spectre électromagnétique, des ondes radio jusqu'aux rayonnements les plus énergétiques : les rayons gamma gð. Mais l ensemble des ondes électromagnétiques est-il observable depuis le sol terrestre et pourquoi ?

Lire et Comprendre
Lisez les documents fournis et sélectionnez ceux qui contiennent les informations qui vous permettront d apporter les réponses argumentées aux questions suivantes :

Questions :
Pour quels types de rayonnement du spectre électromagnétique, l’observation au sol est-elle possible ?
En astronomie, le domaine le plus favorable à la détection d’exoplanètes est l’infrarouge moyen (autour de 10 ¼m). L observation au sol dans l infrarouge nécessite des conditions particulières. Lesquelles ? Pour quelle raison ?
Dans le domaine des UV et des rayons X, le photon incident est très énergétique. Il peut donc générer soit des réactions de photodissociation de molécule (rupture d’une liaison) qui libèrent de la chaleur après une recombinaison des atomes provoquant une augmentation de température du milieu, soit des réactions de photoionisation qui produisent des ions.
Dans quelle(s) couche(s) de l’atmosphère ont lieu ces réactions ?
L’observation des rayons X et UV est-elle donc possible au sol ?

Les photons gamma, mille milliards de fois plus énergétiques que la lumière visible, proviennent des objets les plus « violents » de l'Univers.
Pourquoi dit-on que le télescope HESS détecte indirectement les rayons gamma ?
Quel modèle permet de comprendre que des particules secondaires (« gerbe atmosphérique ») sont créées à partir de l’énergie d’un photon gamma ?

Où placer les télescopes pour pouvoir accès à l’ensemble du spectre électromagnétique ?

Questions supplémentaires :
Le télescope spatial Hubble a été lancé en 1990 par la navette spatiale. Il permet notamment d’observer le domaine du visible en échappant de par sa position à d’autres perturbations causées par l’atmosphère. Lesquelles ?
Pourquoi est-ce que les scientifiques continuent de construire des observatoires terrestres ?




DOC. 1 : Situations de quelques observatoires (.) avec, pour certains, les domaines d’ondes observées
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DOC. 2 : Les couches de notre atmosphère
 SHAPE \* MERGEFORMAT DOC. 3 : Longueurs d’ondes absorbées par certains gaz
DOC. 4 : Carte mondiale des zones arides
DOC. 5 : spectre électromagnétique
 SHAPE \* MERGEFORMAT  DOC. 6 : Gerbe de particules dans l’atmosphère
 SHAPE \* MERGEFORMAT  Illustrations possibles













(Crédit photo: NASA)

Crédit : adapté d'une illustration par NASA/JPL















Crédit : HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Atmosph%C3%A8re_terrestre"  wikipedia

Sources et sitographie :

L’observation en astrophysique
Par Pierre Léna et Daniel Rouan

Physique générale: Ondes, optique et physique moderne
Par Douglas C. Giancoli

Astronomie et astrophysique: cinq grandes idées pour explorer et comprendre l’Univers
Par Marc Séguin, Benoît Villeneuve

Liens sur les satellites :

Satellite XMM-Newton destiné à observer les émissions de rayonnement X :
 HYPERLINK "http://irfu.cea.fr/Sap/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_visu.php?id_ast=1397" http://irfu.cea.fr/Sap/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_visu.php?id_ast=1397

Satellite Herschel destiné à observer les émissions de rayonnement du spectre lointain infra-rouge :
 HYPERLINK "http://smsc.cnes.fr/HERSCHEL/Fr/" http://smsc.cnes.fr/HERSCHEL/Fr/

vidéo :  HYPERLINK "http://www.herschel.fr/fr/herschel/pourquoi_le_spatial.php" http://www.herschel.fr/fr/herschel/pourquoi_le_spatial.php

Télescope spatial - wikipédia :  HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/T%C3%A9lescope_spatial" http://fr.wikipedia.org/wiki/T%C3%A9lescope_spatial

Télescope spatial GLAST :  HYPERLINK "http://www.in2p3.fr/presse/dossiers/2008_glast/glast.pdf" http://www.in2p3.fr/presse/dossiers/2008_glast/glast.pdf









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L'Observatoire du Cerro Paranal européen situé dans le désert d'Atacama, au Chili, à une altitude de 2 635 mètres est doté du :
 HYPERLINK "http://www.eso.org/public/images/eso0137k/" Very Large Telescope array (VLT).
L’ensemble de ces instruments observe depuis l'ultraviolet (300 nm) jusqu'à l'infrarouge moyen (environ 24 ¼m).
télescope VISTA (Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy), qui observe dans l infrarouge proche.
VLT Survey Telescope qui étudiera le rayonnement visible du ciel.

Australia Telescope Compact Array est constitué de 6 antennes de 22 m de diamètre chacune. Il est capable d'observer des émissions dont la longueur d'onde varie entre 3 et 90 cm et celles mesurant 12 mm et 3 cm.

Le Southern African Large Telescope est installé dans le désert du Kalahari. Il  travaillera dans un domaine allant de l’ultraviolet proche (340 nm) à l’infrarouge proche (2,5 ¼m).



Le télescope HESS installé en Namibie détecte indirectement les rayons gamma. Il possède 4 miroirs très sensibles dotés de caméras ultra-rapides.

L Observatoire d Hawaii culmine à 4 200 m. Ce site est l un des meilleurs du monde (atmosphèr#$%2FMNOPdefïëÙȺ¥Ù—†q\—ïXG—9h™CJOJQJ^JaJ hBhÀY]CJOJQJ^JaJhÀY](hy
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