A. Le système solaire

1. Les grands observatoires sont situés dans des régions où les turbulences atmosphériques sont minimales donc principalement en altitude. Pour éviter les distortions liées à l'atmosphère, Hubble est un télescope embarqué sur un satellite.
2. L'Univers est né du Big Bang il y a environ 14 milliards d'années. "... LUnivers incroyablement chaud et dense en particules élémentaires s’étendit à une vitesse extraordinairement rapide, se refroidit et se dilua progressivement. Après un millième de seconde, les particules élémentaires ne furent plus agitées en tous sens et elles purent former des protons et des neutrons. Quelques minutes plus tard, ces protons et ces neutrons se rassemblèrent dans des noyaux atomiques simples, comme celui de l’hélium. Après quatre cent mille ans, les noyaux s’unirent aux électrons pour engendrer des atomes. Ceux-ci constituèrent des nuages de gaz où se formèrent les premières étoiles et les premières galaxies."
3. Une étoile : astre, comme notre soleil, d'apparence ponctuelle du fait de son éloignement, qui émet de la lumière produite au cours de réactions de fusion thermonucléaire.
   Galaxie : ensemble constitué de centaines de milliards d’étoiles. Une galaxie forme un disque qui tourne sur lui-même. Il est souvent de forme spirale comme notre galaxie : la Voie Lactée qui contient environ 100 milliards d’étoiles.
4. Le soleil est notre étoile, une étoile de notre galaxie "la Voie Lactée". il s'est formé il y a 4,5 milliards d'années par effondrement des gaz et poussières libérés par une première étoile géante.
5. La chaleur et la lumière (photons) émises par le soleil sont le résultats de réactions de fusion thermonucléaire (manuel, 1 p. 48).
   4 noyaux d'hydrogène fusionnent pour former 1 noyau d'hélium en perdant un peu de sa masse. La réaction libère une très grande quantité d'énergie qui se traduit par une émission de chaleur et de lumière.
6. La connaissance de la taille, de la masse, de la composition gazeuse du Soleil et de la nature des réactions thermonucléaires a permis d'apprécier la quantité de combustible déjà utilisée et celle restante. C'est ainsi que l'on sait que notre étoile le Soleil est à la moitié de sa vie, il lui reste donc environ 4,5 à 4,6 milliards d'années avant de devenir une géante rouge.
7. Lorsque tout l'hydrogène se sera transformé en hélium, l'étoile s'effondrera puis l'hélium à son tour se transformera en carbone (3 noyaux d'hélium fusionneront pour former 1 noyau de carbone), l'énergie libérée encore plus grande produira une dilatation de l'étoile qui ira jusqu'à englober la Terre et peut-être Mars. En se refroidissant les gaz qui s'éloignent du centre de l'étoile, prendront une couleur rouge, d'où le nom de "Géante rouge".
8. L'énergie produite par le soleil s'évacue par convection et sous l'effet des flux magnétiques.
9. Une éruption solaire est une projection de matière sous un flux magnétique. Document 1a du manuel, p. 38.
10. Réponse dans le texte 2c du manuel, p. 39. La surface à partir de laquelle les photons sont émis, se nomme la photosphère. C'est à partir de cette région moins dense que les photons peuvent voyager en ligne droite. La fusion de l'hydrogène au coeur du soleil émet une énorme quantité d'énergie évacuée vers la surface par rayonnement et mouvements de convection. Cette énergie est émise dans l'espace sous forme principalement de photons.
    Dans les couches plus profondes, sous la photosphère, la densité et la température sont telles que le rayonnement interagit constamment avec la matière. Le milieu est opaque, aucune image ne peut en sortir : on ne peut pas voir l'intérieur du Soleil.

B. Inventorier les différents types d'étoiles

Représentation graphique des planètes dans le système solaire

1. Les planètes internes ou telluriques, denses, petites, sont constituées de silicates et de fer : Mercure, Vénus, Terre, Mars. Noter que certains satellites comme la Lune ou Io ont la même constitution.
   Les planètes gazeuses géantes ou externes, sont formées d'énormes boules de gaz (hydrogène et hélium) : Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune.
   Les planètes naines (corps suffisamment gros pour être devenu sphérique mais trop petit pour avoir pu capturer tout les corps circulant sur son orbite) et les satellites de glaces et silicates comme Pluton, Cérès, Sedna, sont mal connus car très éloignée.
   Trois planètes terrestres possèdent de l'eau : Vénus à l'état de vapeur, Mars à l'état de glace aux pôles et sans doute souterraine et la Terre sous ses trois formes (gazeuse, liquide et solide).
   Toutes les planètes sauf Mercure possèdent une atmosphère.
2. Les distances sont telles que le km est est une unité trop petite. On utilise dans le système solaire l'unité astronomique (UA) 1UA = distance Terre-Soleil. Dans le retse de l'Univers on mesure en année-lumière qui est la distance parcourue par la lumière en un an.
3. Les planètes telluriques sont de petite taille et denses (elles ont concentré les particules denses assez peu abondantes et perdu les gaz du fait de laue proximité au Soleil), les planètes gazeuses sont de grande dimension et peu denses.
4. La position de planète par rapport au soleil influe sur la quantité d'énergie qu'elle recevra par unité de surface.
   Sa vitesse de rotation sur elle-même influe sur la durée du jour et de la nuit. Sa vitesse de révolution autour du soleil peut influer sur le rythme des saisons. Dans tout les cas, ces différences de vitesse vont influer sur le contraste qui existe entre le jour et la nuit, l'été et l'hiver, les régions les plus froides et les régions les plus chaudes de la planète.
5. La composition, la taille et l'orbite très excentrée et qui ne se trouve pas dans le plan de l'écliptique sont des arguments pour classer Pluton dans les planètes naines et non dans les planètes proprement dites.
6. Satellite : objets célestes généralement sphériques, en orbite autour des planètes. Certains satellites, comme la Lune, présentent une composition proche de celle de la planète autour de laquelle il gravite, qui fait supposer que la planète et le satellite ont une même origine (dans le cas de la Lune sa densité est proche de celle de la croûte). D'autres sont constitués différemment de la planète, ils ont pu être captés, comme c'est le cas pour les satellites de Mars, petits et non sphériques qui pourraient être de gros astéroïdes. Io, autour de Jupiter est formé de silicates, Titan autour de Saturne ou Triton autour de Neptune sont formés de glaces et de silicates alors que les planètes sont gazeuses.
7. Les progrès techniques des télescopes ont permis de distinguer les satellites qui sont des corps de petites tailles.
8. Les planètes sans satellites naturels sont Mercure et Vénus car probablement trop proches du soleil.
9. Le terme "Transneptuniens" regroupe des corps (planètes naines et astéroïdes de la ceinture de Kuiper) en orbite autour du Soleil qui circulent au delà de Neptune. Les "Astéroides" est un corps rocheux en orbite autour du Soleil dont la taille varie de quelques mètres à plusieurs centaines de kjm de forme non circulaire. Ils sont situé principalement dans la ceinture principale entre Mars et Jupiter et dans la ceinture de Kuiper au-delà de Neptune, au confins du système solaire. Une "Comète" est un corps céleste de glace et poussières qui décrit une orbite parabolique ou elliptique très allongée, jusqu'aux confins du système solaire et n'est visible que lorsqu'il se rapproche du soleil. Il y a alors émission d'un panache de poussière et de gaz formant la queue.
10. Un astéroïde (manuel Bordas, p. 15) qui tombe sur la Terre est une météorite. Dévié de sa trajectoire à l'intérieur d'une des ceintures à laquelle il appartient, l'astéroïde coupe les orbites des planètes et peut ainsi entrer en collision avec l'une d'entre elles. il sera alors attiré par la gravité exercée à proximite de la planète.
11. Le vide sidéral n'existe pas. L'espace est constitué de matière à l'état très dispersé (poussières, gaz, particules).

C. Comment a-t-on su la période à laquelle se sont formés les objets du système solaire et quel était leur mode de formation ?

1. La force de gravité explique la cohérence à l'intérieur des tous les systèmes de l'Univers.
2. Les objets du système solaire sont le résultat de l'accrétion des éléments en orbite autour du jeune soleil, il y a 4,5 milliards d’années au moment de la formation de cette nouvelle étoile à partir de la nébuleuse anté solaire.
3. Un cratère d'impact météoritique est la signature du choc d'une météorite à la surface d'une planète. La densité des impacts est extrêmement importante sur Mercure.
4. Sur certaines planètes comme la planète Terre, les témoins les plus anciens de ces impacts ont disparu du fait de :
   • l'activité interne de la planète qui se traduit en surface par une activité tecto-volcanique,
   • la présence d'une atmosphère et d'une hydrosphère qui induisent les phénomènes d'érosion,
5. Certains impacts présentent un piton central, c'est un rebond témoin de la violence du choc et donc de la taille du météorite.
6. La densité des cratères d'impact est élevée dans les régions anciennes claires et diminue dans les régions sombres occupées par des épanchements magmatiques plus récents qui ont recouvert la croûte ancienne. On peut en déduire que le bombardement spatial très intense il y a 4 milliards d’années a rapidement diminué durant le 3^e milliard d’années.
7. La mesure de la densité des cratères d'impact à la surface d'une planète nous indique à quel moment son activité interne a cessé.

D. Repérer les marqueurs d'activité actuelle ou passée sur une planète

1. Un passé volcanique est repérable par des édifices volcaniques et des coulées.
2. Mercure, petite planète, semble avoir épuisé très tôt son combustible, son activité interne a cessé ; d'autre part, l'absence d'atmosphère et d'hydrosphère interdit toute érosion.
3. Nos planètes se sont toutes formées par accrétion, ce phénomène a accumulé une importante quantité d'énergie.
   D'autre part nos planètes possèdent encore ou ont possédé du combustible radioactif.
   La quantité d'énergie accumulée par accrétion et obtenue par réaction thermonucléaire dépend de la taille de la planète. Les planètes les plus petites comme Mercure ont très vite épuisé cette énergie et se sont refroidies. Les planètes telluriques comme la Terre conservent encore de l'énergie dans son manteau inférieur et son noyau, qui alimente les mouvements de convection et la formation de magmas.
4. Les magmas formés en profondeur et répandus à la surface d'une planète nous renseignent sur la composition interne de la planète.