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Température de surface des planètes telluriques
 

Programme de SVT 2010  :

La Terre dans l’Univers, la vie et l’évolution du vivant : une planète habitée

L’histoire de la Terre s’inscrit dans celle de l’Univers. Le développement de la vie sur Terre est lié à des particularités de la planète. La vie émerge de la nature minérale. Les êtres vivants possèdent une organisation et un fonctionnement propres. Leurs formes montrent une diversité immense, variable dans le temps, au gré del’évolution.
Les conditions de la vie : une particularité de la Terre ?
La Terre est une planète rocheuse du système solaire. Sa température moyenne permet l’existence d’eau liquide. L’atmosphère est épaisse et sa composition favorable à la vie.
Ces particularités sont liées à la taille de la Terre et à sa position dans le système solaire.
Ces conditions peuvent exister sur d’autres planètes qui possèderaient des caractéristiques voisines sans pour autant que la présence de vie y soit certaine.
Objectifs et mots clés. Système solaire, étoile, planète gazeuse, planète rocheuse, astéroïde, comète.


Convergences. Physique : le système solaire, les états de l’eau.
Recenser, extraire et organiser des informations pour :

- comparer les différents objets du système solaire et dégager les singularités de la Terre ;

Objectifs méthodologiques :
•    Analyser des données pour modifier, rejeter ou confirmer une hypothèse.
 
Objectifs de connaissances  :
•    Déterminer par un raisonnement simple les températures moyennes de surface des planètes.
•    Rechercher les facteurs pouvant expliquer les différences de température au sol des planètes du système solaire.

Scénario :

  Comment évaluer l’énergie solaire de chaque planète tellurique ?
    En recherchant les lois physiques, et en partant de l’hypothèse que plus les planètes sont éloignées du soleil plus l’énergie lumineuse qu’elles reçoivent est faible.

1.   Pour vérifier cette hypothèse réalisons une expérience :

Matériel :

• Une lampe modélisant le soleil
• et un photomètre (capteur capable de mesurer l’intensité lumineuse)

Il s’agit le long d’une longue règle de faire des mesures avec le photomètre en l’éloignant par exemple tous les 5cm de la source lumineuse.
Mettre les résultats dans un tableur et construire la courbe.

Résultat :
   L’hypothèse est confirmée, l’intensité lumineuse reçue (la température) est d’autant plus faible que l’objet est éloigné de la source lumineuse.

  Il existe donc relation mathématique entre la température théorique des planètes et la distance de ces planètes à la source d'énergie.

  On peut, ainsi déterminer ces températures par un calcul simple.

2. Dans un deuxième temps, on peut comparer les températures moyennes calculées à partir du raisonnement précédent avec les températures moyennes effectivement mesurées.

Soit en utilisant les données suivantes pour réaliser des calculs :

• Une comparaison des températures moyennes obtenues par le calcul et des valeurs mesurées (activité B2I)

 Soit en utilisant les résultats de ces données et les données suivantes :

3. Cette comparaison montre que température calculée et température mesurée correspondent pour Mercure et Mars mais pas pour La Terre et Vénus qui possèdent une atmosphère. On introduira ainsi la notion d'effet de serre et on montrera que la température moyenne de surface d'une planète dépend de sa distance au Soleil et de la présence d’une atmosphère.

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