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Chapitre : La Terre dans le système solaire Situation déclenchante

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Academic year: 2022

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Chapitre : La Terre dans le système solaire

Situation déclenchante : Le film Avatar amène des humains cryogénisés vers Pandora, un satellite naturel d’une planète géante gazeuse : Polyphème. La planète polyphème se trouve à côté d’un système d’étoiles, Alpha et Proxima du Centaure, nos plus proches « voisines », situées à 4,37 années-lumière.

Mais en réalité,

Le voyage vers Pandora est-il possible ?

Comment Pandora peut accueillir la vie ?

Quelles conditions faut-il pour que la vie apparaisse sur un astre comme la Terre ou Pandora ?

Polyphème

PANDORA

Science et vie

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1/ Le voyage est-il possible ? Non

Distance Soleil Neptune: 30 UA (30 fois la distance Terre Soleil)

il faut environ 10 ans pour qu’un vaisseau spatial y parvienne à 15 km/s.

Distance du Soleil Système Alpha du Centaure = 4,37 a.l = 271 993 UA

Pandora est environ 272 000 fois plus éloignée du Soleil que la Terre

il faut 90 000 ans !

S’il faut 10 ans pour parcourir 30 UA, il faut plus de 90 000 ans pour parcourir la distance de 271 993 UA !

2/ Existe-t-il d’autres planètes habitables dans le Système Solaire ?

A priori non ! (Dernièrement la NASA a peut être prouvé l’existence d’un océan liquide sur Europe, satellite de Jupiter)

Nous n’avons pas d’autres choix que de rester sur terre, pour l’instant.

Faisons un tour dans notre Système Solaire pour regarder où nous sommes vraiment situés et comment les saisons, la vie, l’alternance du jour et de la nuit… sont possibles.

Pourquoi peut-on dire que la planète Terre est active ?

Quels sont les mouvements de la Terre ? Comment les hommes ont-ils fait pour se représenter

l’espace au cours du temps ?

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1/ Que pensez-vous ? Répondre par vrai ou faux aux propositions suivantes.

Proposition Vrai Faux

Notre planète tourne sur elle-même. x

Dans l’Univers, il n’y a qu’une centaine d’étoiles et quelques dizaines de

planètes. x

Saturne est la plus grosse planète du Système Solaire. x

La terre tourne sur elle-même et autour du soleil. x

On ne peut pas vivre sur les autres planètes. x x

Le soleil tourne autour de la terre. x

Le soleil contient du gaz. x

Le soleil est une énorme boule de feu d’environ 20 000°C. x

Les planètes sont Venus, Mars, Saturne, la Terre, Uranus, Neptune, le Soleil et la

Lune x

L’ensemble de l’Univers s’appelle la voie lactée. x

La terre est la planète la plus proche du soleil. x

La terre est la 3ème planète en partant du soleil. x

Mars est rouge. x

Mars est la plus grosse planète. x

La terre est ronde et noire. x

Dans la galaxie, il fait froid. x

Sur la lune, il y a beaucoup de cratères. x

Sur la lune, il y a de l’eau qui n’est pas liquide x

Pendant le Big-bang, plusieurs météorites se sont assemblées pour former les

planètes. x

1/ Description du Système Solaire.

A/ Activité : C’est pas sorcier : le Système solaire

a. Une étoile est une énorme boule de gaz très (chaude/froide) qui (émet/diffuse) de la lumière b. Une planète tourne autour d’une (étoile/galaxie/comète) et (émet/diffuse) de la lumière.

c. Les 8 planètes qui tournent autour du Soleil constituent le Système (Solaire/Binaire/Stellaire).

d. Une galaxie est une partie de l’univers qui regroupe des milliards d’étoiles et de planètes. Celle dans laquelle nous vivons s’appelle la (Voix Collée/ La voix Lactée/ Andromède/ NGC 28 41).

e. La Terre fait un tour autour du soleil en (225/300/365) jours environ.

f. Lorsque la Lune vient cacher le soleil et qu’on ne perçoit plus que la surface du Soleil, on parle d’(ellipse/éclipse) du Soleil.

g. L’astre qui tourne autour d’une planète s’appelle une (comète/astéroïde/satellite). Celui de la Terre s’appelle (Pluton/Neptune/Lune) et tourne autour en environ (20/27/30) jours.

h. Le Soleil explosera dans environ (2 /3000 /1 million/ 5 milliards d’années).

i. La Lune se situe à environ (1040 km / 12500km/ 384000 km) de la Terre.

j. Un groupe d’étoiles proches les unes des autres s’appelle une (concertation/constellation/consternation).

k. Les planètes tournent autour du soleil sur le même plan : C’est le plan de l’(elliptique/écliptique).

l. Le Soleil a un diamètre (10/50/100) fois plus grand que la Terre.

m. La plus grosse planète est (Neptune/Jupiter/Mars). Elle a un diamètre (2/11) fois plus grand que la Terre.

n. Les planètes éloignées du soleil sont (gazeuses/rocheuses) alors que les planètes proches du soleil sont (rocheuses/gazeuses).

o. La lumière se propage à une vitesse de (1000/300000) km/s. Cela signifie que lorsqu’on regarde une étoile maintenant, on la perçoit comme elle était/est dans le (futur/passé/présent).

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B/ Activité 2 : A la découverte du système solaire

Distance au soleil

(en kilomètres)

(en UA)

taille (diamètre

en km)

Nombre de satellites

Masse (en kg) (en masse

terrestre)

Rotation

(jours) Révolutions (en jours)

Vitesse (en

km/h) type Température (°C)

SOLEIL 0

0 1 392 000 2 x1030

332 800 25 à 36 5526

Mercure 57 910 000

0,39 4 880 0 3 x 1023

0,05 58,7 87,97 172440 rocheuse 179

Vénus 108 000 000

0,72 12 103 0 5 x 1024

0,89 243,02 224,7 126000

rocheuse 482 Terre 150 000 000

1,0 12 756 1 (Lune) 6 x 1024

1,00 1 365,26 107280 rocheuse 15

Mars 228 000 000

1,5 6 794 2 6 x 1023

0,11 1,02 686,98 86760 rocheuse -63

Jupiter 780 000 000

5,2 142 984 67 2 x 1027

318 0,41 4332,71 47160

gazeuse -121 Saturne 1 425 000 000

9,5 120 536 62 5,6 x 1026

95 0,44 10759,5 34560 gazeuse -180

Uranus 2 880 000 000

19,2 51 118 27 9 x 1025

17 0,72 30,685,16 24480 gazeuse -193

Neptune 4 515 000 000

30,1 49 492 11 1 x 1026

17 0,67 60190,54 19440

gazeuse -225

1 UA = 1 Unité Astronomique = 150 000 000 km = distance Terre/Soleil.

Intérêt : Si un astre se trouve à 10 UA, on sait qu’il est 10 fois plus éloigné de la Terre que la Soleil.

A l’aide de l’animation « Système Solaire » + internet, réponds aux questions : 0/ Comment s’appelle notre galaxie ? La voie Lactée

1 /Donne un adjectif qualifiant la trajectoire (orbite) des planètes autour du Soleil.

Circulaire (en réalité elliptique)

2/ Combien y-a-t-il de planètes dans notre Système Solaire ? 8

3/ Quelle est la planète la plus proche du soleil ? Donne sa distance au soleil.

Mercure

4/ Quelle est donc la planète la plus éloignée du soleil ? Donne sa distance au soleil.

Neptune

5/ Il y a 2 grandes catégories de planètes. Lesquelles ? Rocheuses et gazeuses

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6/ Quelle place occupe le soleil dans le système solaire ?Il est au centre

La résolution de l’Union astronomique internationale considérant qu'il est important que la nomenclature des objets reflète l'état de nos connaissances, l’Union astronomique internationale (UAI), réunie en congrès en août 2006, a décidé par vote de répartir les planètes et autres corps du système solaire en trois catégories de la manière suivante :

Une planète est un corps céleste, qui

►est en orbite autour du Soleil,

► possède une masse suffisante pour que sa gravité lui donne une forme presque sphérique,

►a éliminé tout corps susceptible de se déplacer sur une orbite proche ;

Les huit planètes sont donc : Mercure, Vénus, la Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune.

Une planète naine est un corps céleste, qui

► est en orbite autour du Soleil,

►a une masse suffisante pour que sa gravité lui donne une forme presque sphérique,

►n'a pas éliminé tout corps susceptible de se déplacer sur une orbite proche,

►n'est pas un satellite ;

Tous les autres objets en orbite autour du Soleil, à l'exception des satellites, sont appelés petits corps du système solaire.

Conformément à la définition ci-dessus, Pluton est une « planète naine ». Pluton est également identifiée comme le prototype d’une nouvelle catégorie d’objets Trans-neptuniens, les plutoïdes.

7/ Le 28 août 2006, l’Union Astronomique Internationale a décidé que Pluton n’était plus considérée comme une planète du système solaire. Pourquoi ?

Pluton est une planète naine.

Pour retenir l’ordre de planètes, on utilise souvent des phrases mnémotechniques comme :

« Monsieur Vous Travaillez Mal , Je Suis Un Novice » - «

M

e

V

oici

T

out

M

ouillé,

J

'ai

S

uivi

U

n

N

uage » 8/ A quel rang se trouve la Terre ? Quelle est sa distance au soleil ?

3ème rang.

9/ Quelle est le nom de la septième planète ? Uranus

10/ Quel est l’élément du système solaire qui a la plus grande masse ? Le soleil

11/ Qu’est-ce qu’un satellite ? Astre tournant autour d’une planète.

12/ Quel est le satellite naturel de la Terre ? La lune

13/ Les planètes proches du soleil sont-elles plus rapides ou plus lentes que les planètes éloignées ? Les planètes proches sont plus rapides

13/ Légende les planètes ci-dessous en indiquant au dessous de chacune d’elles.

liste de quelques objets du système solaire

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Vidéos :

CPS le système solaire ; Science clic le système solaire

France tv education : le système solaire + les planètes rocheuses et gazeuses

Video incroyables expériences représentation du système solaire + appréhender les échelles de tailles (16 min)

C/ Bilan : ce qu’il faut retenir

 Le Système Solaire est constitué de 8 planètes gravitant autour d’une étoile : le soleil On y trouve aussi des comètes, des astéroides et des météorites.

 Il existe des planètes rocheuses ou telluriques : Mercure, Vénus, Mars, Terre et des planètes géantes gazeuses qui sont Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune.

 Le système Solaire ne s’arrête pas à Neptune : il continue jusqu’à la ceinture de Kuiper (contenant des astéroides) et le nuage d’Oort (contenant des comètes) (1 à 2 a.l du soleil)

 Le Soleil brille (émet sa propre lumière) alors que les planètes ne brillent pas. Elles renvoient la lumière du Soleil.

 Le Soleil n’est qu’une petite étoile parmi les 200 milliards d’étoiles qui constituent notre Galaxie: la Voie Lactée

 Dans notre Galaxie, on compte des centaines de Systèmes exoplanétaires comme le Système Solaire : ils sont constitués d’exoplanètes gravitant autour d’une autre étoile. (la première exo planète a été trouvée en 1995).

 Notre Galaxie n’est qu’une des 200 milliards de galaxies constituant l’Univers Jupiter

saturne

Uranus Neptune

Terre Vénus

Mercure Mars

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Texte France TV education :

Le système solaire s'est formé il y a 4,7 milliards d'années lors de l'explosion d'une étoile.

Le soleil a concentré 99,8 % de la matière disponible lors de cette explosion. Les poussières qui l'entouraient ont

commencé à tourner autour de lui, piégées par son attraction, jusqu'à former 3 catégories de corps célestes : les planètes, les planètes naines et les petits corps.

Certaines poussières se sont condensées, agglutinées, jusqu'à former des objets sphériques qui orbitent autour du soleil, ce sont les planètes et les planètes naines.

Depuis le 24 août 2006, on distingue les planètes, qui ont éliminé tous les objets plus petits dans leur voisinage immédiat, et les planètes naines qui coexistent avec d'autres objets sur lesquels elles n'ont pas d'influence. C'est la raison pour laquelle Pluton, découverte en 1930, a été reclassée comme planète naine après avoir été longtemps considérée comme une planète.

Quant aux petits corps, ils regroupent tous les corps célestes qui orbitent autour du soleil, mais ne sont ni des planètes, ni des planètes naines. Il s'agit principalement d'astéroïdes et de comètes dont la forme n'est jamais sphérique.

On appelle par ailleurs satellites, ou lunes, les objets qui orbitent autour des corps célestes précédents.

Les 4 planètes les plus proches du soleil, Mercure, Vénus, Terre et Mars, sont des planètes rocheuses, les "planètes telluriques". Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune sont des "planètes gazeuses" constituées d'un noyau rocheux entouré d'hydrogène liquide.

Entre Mars et Jupiter, une première ceinture d'astéroïdes en contient des dizaines de milliers dont la taille varie de quelques microns à plusieurs centaines de kilomètres. Cette ceinture gravite autour du soleil et on y trouve aussi une planète naine, Cérès, dont le diamètre mesure près de 1000 km.

Autre "famille" d'astéroïdes, les astéroïdes "troyens", qui sont plusieurs milliers et qui se trouvent sur la même orbite allongé de 370 km de long sur 170 km de large.

Au-delà de Neptune, la ceinture de Kuiper contient d'innombrables astéroïdes et quelques planètes naines notables, dont Pluton (2300 km de diamètre) et Eris (2600 km de diamètre).

Les régions plus lointaines du système solaire ont été peu explorées, mais semblent contenir essentiellement des petits corps composés de glaces et de roches.

(8)

3/ Problèmes de représentation du système solaire A/ Activité de schématisation du système solaire

Il est impossible de représenter le système solaire dans un livre. Les tailles et les distances entre les objets sont très différentes. Cette activité a pour but de le montrer.

1/ Complète le tableau suivant en arrondissant au millimètre.

Tableau 1

diamètre ( km )

Diamètre à l'échelle ( cm )

Distance par rapport au Soleil

( millions de km ) A l'échelle ( cm )

Mercure 4 880 0,2 57,9 0,2

Vénus 12 103 0,6 108,0 0,4

Terre 12 756 0,6 150,0 0,6

Mars 6 794 0,3 228,0 0,9

Jupiter 142 984 7,2 780,0 3,1

Saturne 120 536 6,0 1425 5,7

Uranus 51 118 2,6 2880 11,5

Neptune 49 492 2,5 4515 18

Soleil 1 392 000 70,0

2/ Dessine des cercles représentant les planètes dans le tableau 2, puis colorie-les.

- Gris pour Mercure (pas d'atmosphère, proche du Soleil).

- Jaune pour Venus (atmosphère épaisse et toxique).

- Bleu pour la Terre (3/4 d'eau à sa surface).

- Rouge/orange pour Mars (sol rouge à cause de la présence d'oxydes de fer).

- Hachurée orange pour Jupiter (géante gazeuse, des vents violents).

- Jaunâtre pour Saturne (qui se reconnaît grâce à ses anneaux) - Vert pour Uranus.

- Bleu foncé pour Neptune (roi de la mer).

3/ Dessine des points représentant les planètes dans le tableau 3, puis donne les noms correspondants à chacun des points.

÷250

(9)

B/ PROJET : Réalisation d’une maquette cartonnée du Système Solaire AVEC DES BALLONS, DANS LA COUR : (non réalisé avec les élèves)

1/ Représentons les planètes du système solaire par des ballons. On va gonfler des ballons pour que leurs circonférences soient à la bonne échelle des planètes.

planète Mercure Venus Terre Mars Jupiter Saturne Uranus Neptune Circonférence de la

planète/circonférence de la Terre

0,38 0,95 1,0 0,53 11,21 9,45 4,01 3,88

Circonférence du

ballon 9,5 23,8 25,0 13,25 280,25 236,25 100 97

a/ Complète le tableau ci-dessus.

b/ Gonfle les ballons de baudruche en mesurant avec la ficelle.

c/ Quelle serait la circonférence du Soleil sachant qu’elle est 110 fois plus grande que la Terre ? Elle serait de 25 x 110 = 2750 cm

d/ Peut-on représenter le Soleil et les planètes du Système solaire à l’échelle dans une maquette avec des ballons ? Non, un ballon de 27,5 m de circonférence est énorme (8,7 m de diamètre)

e/ Place les planètes du Système Solaire dans la classe (ou la cour) en respectant les échelles de distance.

Echelle : 1 m = 1 UA si cours de récréation

planète Mercure Venus Terre Mars Jupiter Saturne Uranus Neptune

Distance en UA 0,39 0,72 1,0 1,5 5,2 9,5 19,2 30,1

Distance en m dans

la cour 0,39 0,72 1,0 1,5 5,2 9,5 19,2 30,1

AVEC DES CARTONS, DANS LA SALLE DE CLASSE (réalisée avec les élèves)

1/ La Terre est représentée par un disque cartonné de 4,0 cm de diamètre. Complète le tableau afin de trouver les autres diamètres des planètes (à l’échelle).

Planète Mercure Venus Terre Mars Jupiter Saturne Uranus Neptune

diamètre de la planète

diamètre de la Terre 0,38 0,95 1,0 0,53 11,21 9,45 4,01 3,88

Diamètre de la Terre 1,5 3,8 4,0 2,1 44,8 37,8 16,0 15,5

2/ Découpe les plaques cartonnés à la bonne taille avec une paire de ciseaux. Colorier ou peindre les cercles 3/ Quel serait le diamètre du cercle cartonné du Soleil sachant qu’il est 110 fois plus grand que la Terre ? Elle serait de 4,0 x 110 = 440 cm = 4,4 m !!

4/ Peut-on représenter facilement, en même temps, le Soleil et les planètes du Système solaire à l’échelle dans notre maquette ? Non, un cercle de 4,4 m de diamètre est énorme (8,7 m de diamètre)

5/ Place les planètes du Système Solaire dans la classe en respectant les échelles de distance. Tu les accrocheras à une ficelle.

On prendra 30 cm ↔ 1 UA

planètes Mercure Venus Terre Mars Ceinture

d’astéroides Jupiter Saturne Uranus Neptune Distance en

UA

0,39 0,72 1,0 1,5 1,7  4,5

On prendra 3 5,2 9,5 19,2 30,1

Distance 11,7 cm 21,6 cm

30 cm 45 cm 90 cm 1,5 m 2,8 m 5,8 m 9,0 m Relève toutes les erreurs de représentation du système solaire sur le document ci-dessous.

Les tailles et les distances entre les planètes ne sont pas respectées.

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