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 lUnivers)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 latmosphère terrestre.Compétence travaillée ou évaluée :
Extraire et exploiter des informations. Nature de lactivité :
Activité documentaire de découverte.Résumé :
Lidée directrice est de faire découvrir que lobservation astronomique ne sintéresse pas quau 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 latmosphère est opaque pour certains domaines donde électromagnétique.Mots clefs : onde électromagnétique, longueur donde, absorption, spectre.Académie où a été produite la ressource : Académie dOrléans-Tours.
HYPERLINK "http://physique.ac-orleans-tours.fr/" http://physique.ac-orleans-tours.fr/
Observer lUnivers depuis la Terre
Conditions de mise en uvre : activité de découverte en classe dune durée de 30 minutes environ.
Extrait du BO :
Notions et contenuCompétences exigiblesRayonnements dans lUnivers
Absorption de rayonnements par latmosphère terrestre.
Extraire et exploiter des informations sur labsorption de rayonnements par latmosphère terrestre et ses conséquences sur lobservation des sources de rayonnements dans lUnivers.
Compétences travaillées :
Compétences du préambule du cycle terminal : pratiquer une démarche scientifique (rechercher, extraire et organiser linformation utile, mobiliser ses connaissances, mettre en uvre 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 donde.
Observer lUnivers depuis la Terre
Au cours du XXème siècle, le champ dinvestigation de l'astronomie sest 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, lobservation au sol est-elle possible ?
En astronomie, le domaine le plus favorable à la détection dexoplanètes est linfrarouge 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 dune 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 latmosphère ont lieu ces réactions ?
Lobservation 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 lénergie dun photon gamma ?
Où placer les télescopes pour pouvoir accès à lensemble du spectre électromagnétique ?
Questions supplémentaires :
Le télescope spatial Hubble a été lancé en 1990 par la navette spatiale. Il permet notamment dobserver le domaine du visible en échappant de par sa position à dautres perturbations causées par latmosphère. Lesquelles ?
Pourquoi est-ce que les scientifiques continuent de construire des observatoires terrestres ?
DOC. 1 : Situations de quelques observatoires (.) avec, pour certains, les domaines dondes observées
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DOC. 2 : Les couches de notre atmosphère
SHAPE \* MERGEFORMAT DOC. 3 : Longueurs dondes absorbées par certains gaz
DOC. 4 : Carte mondiale des zones arides
DOC. 5 : spectre électromagnétique
SHAPE \* MERGEFORMAT DOC. 6 : Gerbe de particules dans latmosphère
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 :
Lobservation 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 lUnivers
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).
Lensemble 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 lultraviolet proche (340 nm) à linfrarouge 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¥Ùq\ïXG9hCJOJQJ^JaJ hBhÀY]CJOJQJ^JaJhÀY](hy
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