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Vent Solaire

Vent solaire

Le vent solaire est un flux de plasma constitué essentiellement de protons et des électrons qui sont éjectés de la haute atmosphère des étoiles. Dans le système solaire, la composition de ce plasma est identique à celle de la couronne solaire : 73 % d'hydrogène et 25 % d'hélium. Le Soleil perd environ 800 kg de matière par seconde sous forme de vent solaire. À proximité de la Terre la vitesse du vent solaire varie de 200 à 900 km/s (de 720 000 à 3 200 000 km/h), la moyenne étant de 450 km/s (1 600 000 km/h). Comme le vent solaire est un plasma, donc électriquement chargé, il subit l'influence du champ magnétique du Soleil et de la Terre. À une distance approximative de 160 000 000 km, à cause de la rotation du Soleil, le vent solaire spirale autour de celui-ci, étant entraîné par les lignes de son champ magnétique. Mais au-delà de cette distance, le vent solaire s'éloigne en subissant peu d'influences de la part du Soleil, le champ magnétique devenant trop faible. Les rafales de vent solaire particulièrement énergétiques provoquées par des éruptions solaires et d'autres phénomènes sont appelées tempêtes solaires. Celles-ci peuvent soumettre les sondes spatiales et les satellites à de grandes doses de radiations et peuvent aussi perturber fortement la transmission des signaux électromagnétiques comme ceux de la radio et de la télévision. Les particules du vent solaire piégées dans le champ magnétique terrestre ont tendance à s'accumuler dans la ceinture de Van Allen et provoquent les aurores polaires lorsqu'elles pénètrent dans l'atmosphère terrestre à proximité des pôles. La magnétosphère s'oppose au vent solaire comme le fait une culée de pont vis-à-vis du courant de la rivière. D'autres planètes possédant un champ magnétique ont aussi leur propre aurore ; Neptune en est un exemple. La pression du vent solaire crée une « bulle » dans le milieu interstellaire. La limite à laquelle le vent solaire n'est plus capable de repousser le milieu interstellaire est appelé héliopause et est souvent considérée comme la « frontière » du système solaire. La distance de l'héliopause n'est pas connue avec précision et probablement varie considérablement avec la vitesse courante du vent solaire et la densité locale du milieu interstellaire, mais on sait qu'elle se situe beaucoup plus loin que l'orbite de Pluton. Une tentative de recueil de poussières issue du vent solaire a été tentée par le lancement d'une sonde (mission Genesis) mais la récupération des échantillons s'avère délicate suite au crash sur terre de la capsule les contenant. Pour "écouter" le vent solaire, cliquez [http://www.nasa.gov/vision/universe/solarsystem/voyager-sound.html ici]. Catégorie:Soleil ja:太陽風 ms:Angin suria th:ลมสุริยะ

Physique des plasmas

ko:플라즈마 ja:プラズマ catégorie:Physique

Introduction

La physique des plasmas est une branche particulère de la physique qui étudie les propriétés, la dynamique des plasmas et leurs applications. Ce n'est pas à proprement parler un domaine de la physique à part entière. La physique des plasmas s'inspire et approfondit les concepts fondamentaux des autres disciplines (physique atomique, physique quantique, physique statistique...) pour l'adapter au problème compliqué par nature de l'étude d'une assemblée disparate de particules chargées ou non : un plasma.

Qu'est ce qu'un plasma ?

Le plasma est un gaz (ou un solide) qui a été soumis à la quantité d'énergie suffisante pour dissocier les électrons de leurs atomes (phénomène d'ionisation). Comme ces particules sont chargées, le plasma se comporte de manière différente d'un gaz (ou d'un solide) neutre en présence de champs électriques et/ou magnétiques. Les plasmas peuvent être de nature très différente, leurs propriétés également, ainsi que les théories et les modèles décrivant chaque nature de plasmas. Le plasma est aussi nommé « quatrième état de la matière » (avec les états solide, liquide et gazeux). Historiquement le terme « plasma » a été utilisé en physique pour la première fois par le physicien américain Irving Langmuir en 1928 en analogie au plasma sanguin auquel le phénomène ressemblait visuellement. À l'origine un plasma désignait un gaz entièrement ionisé globalement neutre. Puis, on a étendu la définition aux plasmas partiellement ionisés, dans lesquels les proportions de particules chargées sont suffisantes pour que leur comportement diffère d'un gaz neutre. Puis, la physique des plasmas s'est intéressée à la dynamique des faisceaux d'électrons, de protons, d'ions lourds : des plasmas non neutres. Aujourd'hui, on parle de plasma lorsque la matière que l'on observe contient beaucoup de particules disparates qui peuvent intéragir entre elles et avec l'environnement de milliers de façons : c'est une soupe d'électrons, cations, anions, atomes neutres, clusters, agrégats. Les théoriciens s'intéressent même aux plasmas de quarks.

Exemples

quark] Les plasmas sont extrêmement répandus dans l'Univers puisqu'ils constituent plus de 99% de la matière connue. Par contre dans notre environnement proche : « la Terre » ils passent presque inaperçus puisque leurs conditions d'apparition sont très éloignées des conditions nécessaires aux besoins de la vie terrestre. Ainsi on distingue les plasmas naturels :
- les étoiles, nébuleuses gazeuses, quasar, pulsar ;
- les aurores boréales ;
- les éclairs ;
- l'ioniosphère ;
- le vent solaire et les plasmas industriels :
- les décharges, ou tube à décharges (lampes, écrans, torche de découpe, production de rayon X) ;
- les plasmas de traitement pour dépôt, gravure, modification de surface ou dopage par implantation ionique ;
- la propulsion par plasmas ;
- la fusion nucléaire (voir aussi Tokamak) ;
- et de nombreuses autres applications qui ne sont encore que des expériences de laboratoire ou des prototypes (radar, amélioration de combustion, traitement des déchets, stérilisation etc.).

La physique

Comme un plasma est une assemblée de particules différentes en interaction, il est de manière générale difficile de le caractériser. Supposons que le plasma contienne X espèces, incluant les différents états de charge d'un même atome (ou molécule ou agrégat ...), il faut pour complètement le décrire, étudier l'évolution de la densité, de la température, de la fonction de distribution dans l'espace et en vitesse de chaque espèce, au cours de toutes les réactions chimiques, nucléaires, ou collisions qui peuvent avoir lieu. C'est une tâche quasiment impossible, car même si on peut écrire des équations reliant toutes ces données, il est souvent impossible de les résoudre, même numériquement avec les moyens informatiques actuels.
Pour simplifier, dès le départ, le(s) problème(s), on répartit les plasmas en plusieurs catégories. Dans chaque catégorie les plasmas vont avoir un certain type de comportement propre. Pour construire ces catégories, il faut définir différents paramètres comme suit.

Température des espèces

Un plasma, du fait qu'il contient des espèces ionisées, contient aussi des électrons (par neutralité globale du plasma, exception faite des faisceaux de particules). Les électrons ont une masse 2000 fois plus faible que les ions (le rapport masse du proton ou du neutron sur masse de l'électron vaut plus exactement 1836), ils ont donc moins d'inertie et sont plus « réactifs ». Il est donc plus facile de donner de l'énergie aux électrons qu'aux espèces plus lourdes : les ions. On va différencier alors les plasmas dans lesquels :
- seulement les électrons ont acquis assez d'énergie pour effectuer des réactions (essentiellement chimiques). Ce sont les « plasmas froids ».
- les ions sont également énergétiques pour influencer le comportement du plasma. Ce sont les « plasmas chauds ».
Pourquoi cette dénomination ? En physique des plasmas, on mesure l'énergie cinétique des électrons ou des ions par leur température (comme en physique statistique : E \sim k_B T, où k_B est la constante de Boltzmann). Cette dénomination fait référence à l'énergie des ions.
- Dans le cas des « plasmas froids », la température (l'énergie) des électrons est très supérieure à celle des ions T_i \ll T_e . Les ions sont considérés comme « froids », non réactifs.
- Dans les plasmas chauds, les ions sont « chauds », réactifs.
Cette différenciation scientifique est également culturelle :
- les plasmas froids peuvent être étudiés en laboratoire. Les scientifiques ont alors construit un savoir-faire expérimental, actuellement largement appliqué dans les industries (gravure, dépôt...).
- les plasmas chauds demandent plus d'énergie pour leur création, et donc les installations qui les produisent sont moins nombreuses (car plus coûteuses...) et donc moins accessibles. Le savoir-faire qui s'est développé est essentiellement théorique, donc plus fondamental.

Autres caractérisations

Pour caractériser les plasmas et les phénomènes liés on utilise différentes notions :
- Le degré d'ionisation \alpha : :: \alpha = \frac avec n_e densité électronique et n_n densité de neutre.
Si \alpha << 1 alors le plasma sera dit «faiblement» ionisé et si \alpha\approx 1 alors il est dit «fortement» ionisé.
Si on rapproche le degré d'ionisation des interactions particulaires on pourra aussi classifier selon les mêmes catégories : :::Un gaz faiblement ionisé a des fréquences de collision électron-neutre supérieures aux fréquences de collision électron-ion ou électron-électron. :::On utilisera la notation usuelle : \nu_>>\nu_, \nu_ :::Pour un gaz fortement ionisé on aura alors : \nu_<\nu_, \nu_
- Le paramètre plasma \Gamma : :: \Gamma\approx\frac\approx\frac :: représente l'énergie potentielle moyenne liée aux interactions coulombiennes :: représente l'énergie cinétique moyenne liée a l'agitation thermique :: si \Gamma<1 le plasma est faiblement corrélé : il est dit «cinétique» :: si \Gamma>1 le plasma est fortement corrélé.

Concepts fondamentaux


- La notion de quasi-neutralité ::Un plasma sous l'effet des forces de Coulomb (F=qE) et de Laplace (F=qv\times B), comme tout système dynamique, tend vers une position d'équilibre en minimisant ses forces. On voit rapidement qu'une égalité Zn_i + n_e = 0 permet d'atteindre cette stabilité. Seulement cette équation prise tel quelle ne permet pas de résoudre les équations de Maxwell correctement. ::On considérera alors par exemple le rapport \frac << 1 ::En fait les études sur les plasmas portent souvent sur des perturbations d'une grandeurs moyenne. Par exemple si on considère la densité moyenne d'électron \bar n_e. Une perturbation de cette densité sera n_e alors le plasma sera caractérisé par une densité électronique \bar n_e + n_e. On posera souvent comme hypothèse \bar n_e >> n_e

- L'écrantage électrique, notion de gaine et frontière d'un plasma ::Pour se représenter une gaine on va étudier un plasma un peu particulier : ::
- il sera monodimensionnel (selon x); ::
- à l'instant t=0, pour les x<0 on a un plasma à l'équilibre n_e = n_i ::
- pour les x>0 on aura le vide. ::La frontière « vide-plasma » est donc un plan perpendiculaire à l'axe (Ox). ::Pour t>0 la situation va évoluer via l'agitation thermique des électrons (dans de nombreux cas on considère les mouvements des ions négligeables devant ceux des électrons, on supposera alors les ions comme fixes). ::L'agitation thermique tend a étaler la distribution d'électrons mais elle est contre-balancée par les forces électrostatiques qui tendent à la neutralité. On va donc obtenir une distribution électronique approchant la courbe bleu sur le second schéma. Cette distribution est appelée gaine électronique et on peut démontrer qu'elle a une taille de l'ordre de la longueur de Debye \lambda_D Situation initialeSituation à l'équilibre

- La longueur de Debye ::L'écrantage électrique défini précédemment nous permet d'identifier la longueur de Debye : c'est l'échelle de longueur au dessous de laquelle il peut y avoir une séparation de charge et au dessus de laquelle le plasma retrouve sa neutralité. ::\lambda_D = \sqrt

- Perturbation d'un plasma

- La fréquence de Langmuir ou fréquence plasma ::Quand on perturbe un plasma à l'équilibre, les électrons vont se mettre à osciller avec une certaine fréquence : \omega_p = \sqrt

Les ordres de grandeurs

Traitement mathématiques

Un traitement liquide commun des plasmas vient d'une combinaison de équations de Navier-Stokes de la dynamique des fluides et les équations de Maxwell de l'électromagnétisme. De l'ensemble des équations résulte ce que l'on appelle la magnétohydrodynamique (ou MHD).

Les champs de recherche et d'applications


- Équilibre et stabilité des plasmas :: C'est un problème majeur notamment pour toutes les recherches où un confinement est nécessaire comme pour la fusion.
- Diagnostic & Simulation :: Les diagnostics expérimentaux et la simulation numérique sont deux outils indispensables aux plasmiciens. La simulation numérique des plasmas est très gourmande en puissance machine de par la complexité des interactions à traiter. Actuellement les codes de calcul sont essentiellement des codes 1D ou 2D particulaires, 2D et 3D fluides. De nombreux codes sont des codes hybrides.
- Fusion nucléaire :
  - Fusion par confinement magnétique ;
  - Fusion par confinement inertiel.
- Source de plasma :
  - Plasmas de décharges ;
  - Plasma CCP ;
  - Plasma ICP (analyse chimique par torche à plasma) ;
  - Source ECR ;
  - Source Hélicon.
- Interactions du plasma avec les ondes et les faisceaux :
  - Interaction laser-plasmas.
- Plasmas industriels :
  - Plasma de dépôt et gravure ; :: Actuellement c'est le domaine le plus développé du point de vue industriel. Les plasmas sont utilisés pour la gravure des microprocesseurs et autres composants. Le dépôt intervient lui aussi en microélectronique associé étroitement à la gravure. Mais il est utilisé aussi dans des technologies liées aux couches minces, dans d'autres domaines comme l'optique ou pour l'ajout de couches de protections en métallurgie. (miroir, etc.)
  - Plasma pour implantation ionique ; :: Utilisés en microélectronique, ces traitements permettent de modifier la surface de cibles immergées dans le plasma afin de rendre les matériaux biocompatibles, resistants à la corrosion ou d'une plus grande dureté selon le traitement mais surtout de réaliser des dopages pour jonction de surface (ultra-shallow doping) dans l'industrie des semi-conducteurs.
  - Traitement des déchets.
- Physique des plasmas naturels
  - Astrophysique : ::La physique des plasmas est importante en astrophysique car de nombreux objets astronomiques comme les étoiles, les disques d'accrétion, les nébuleuses, et le milieu interstellaire sont composés de plasma.
  - Environnement planétaire: La magnétosphère est dense en plasma.

Liens externes


- [http://www.polytechnique.edu/page.php?MID=87 Laboratoire de Physique et Technologie des Plasmas]
- [http://www.iter.org/ Le projet mondial de fusion Iter]
- [http://web.cnrs-orleans.fr/~webaero/ CNRS à Orléans]
- [http://gaphyor.lpgp.u-psud.fr/lpgp/ Laboratoire de Physique des Gaz et Plasmas]

Électron

L'électron est une particule élémentaire portant une charge électrique fondamentale négative égale à -1,6 × 10-19 coulomb La masse d'un électron est d'environ 9,11 × 10-31 kg, ce qui correspond à environ 1/1 800 de la masse d'un proton. L'électron fait partie de la famille des leptons(fermion), et est de ce fait considéré, en l'état actuel des connaissances, comme étant une particule fondamentale (c'est-à-dire qu'il ne peut pas être brisé en de plus petites particules). lepton d'hydrogène montrées en sections transversales avec un code des couleurs représentant la probabilité de densité]] Le volume occupé par cette particule est extrêmement petit. Quelle que soit son éventuelle forme, si ce mot a encore un sens pour ce genre d'objet, sa largeur est en tous les cas inférieure à 10-18 mètre, soit un millionnième de millionnième de millionnième de mètre. Les atomes sont constitués d'un noyau atomique (lui-même constitué de nucléons: les protons et les neutrons) entouré par un nuage électronique. L'électron est un fermion : il possède ainsi un spin 1/2 et suit la statistique de Fermi-Dirac. L'anti-particule associée à l'électron est le positron (ou positon). C'est en bougeant des électrons que l'on fait:
- un courant
- un champ magnétique
- de la lumière
- des rayons X
- marcher toute l'électronique actuelle
- de la microscopie électronique ou à effet tunnel
- de la chimie, des particules élémentaires, de l'énergie,de la photosynthèse, de la biologie,ou de l'électrodynamique quantique relativiste!
- fonctionner des ordinateurs ou notre cerveau! C'est pour cela que l'électron est l'en tête de l'électromagnétisme

Électricité

L'électricité, ou courant électrique, est définie par un flux net d'électrons, d'ions ou de trous d'électrons (défauts ponctuels des cristaux) ; dans le cas d'un flux d'électrons, ceux-ci sont libérés des noyaux des atomes. Par analogie, on peut comparer le courant électrique au déplacement de moutons (électrons) dans une direction alors que le berger (noyau atomique) reste immobile. Le courant électrique peut être mesuré directement à l'aide d'un galvanomètre (ampèremètre ultra-sensible). Contrairement à ce que semble indiquer son nom, lélectricité statique ne correspond pas du tout à un flux d'électrons. Le terme charge statique, mieux approprié, se réfère à un corps possédant plus, ou moins, d'électrons que ce qui est nécessaire pour contrebalancer la charge positive des protons. On dit que le corps considéré est chargé négativement si l'on est en présence d'un excès d'électrons. Dans le cas contraire, le corps est dit chargé positivement. Enfin, si le nombre d'électrons est égal au nombre de protons, le corps est dit électriquement neutre. La charge électrique peut être directement mesurée à l'aide d'un électromètre.

Dualité onde particule

Comme toutes les particules élémentaires, l'électron est sujet à la dualité onde-particule. Il se comporte tantôt comme une onde, tantôt comme une particule. Dans le tube cathodique d'une télévision, par exemple, l'électron se comporte comme un particule (il a une trajectoire, contrôlée par un champs magnétique, et entre en collision avec l'écran). Lorsqu'il est dans un atome, l'électron se comporte comme une onde stationnaire. La forme des ondes stationnaires des électrons périphériques d'un atome détermine les liaisons possibles que cet atome peut avoir dans une molécule. Le comportement ondulatoire de l'électron s'applique aussi à échelle macroscopique, comme dans l'expérience des fentes de Young. Dans cette expérience, l'électron se déplace sur une distance de l'ordre du mètre, et entre en collision avec un écran. Mais il n'a pas eu de trajectoire entre son point de départ et l'arrivée. Sur le trajet, il s'est comporté comme une onde. Ce phénomène, admis pour la lumière, est beaucoup plus intriguant quand il s'applique à des particules de masse non nulle, comme l'électron.

Histoire

L'électron fut découvert en 1897 par J. J. Thomson au laboratoire Cavendish de l'université de Cambridge alors qu'il étudiait les rayons cathodiques. Voir aussi : Historique des modèles de l'atome

Détails techniques

En mécanique quantique ou plus exactement en électrodynamique quantique, l'électron est décrit par l'équation de Dirac. Dans le modèle standard de la physique des particules, il forme un doublet SU(2) avec le neutrino électronique avec lequel il interagit par l'intermédiaire de l'interaction faible. L'électron possède deux partenaires de même charge mais plus massifs : le muon et le tauon.

Voir aussi


- Électron Auger
- Effet photoélectrique
- Photoélectron
- Électron excité
- Particule bêta
- Mobilité de l'électron Electron Electron ja:電子 ko:전자 simple:Electron th:อิเล็กตรอน

Système solaire

ko:태양계 ms:Sistem suria ja:太陽系 simple:Solar system th:ระบบสุริยะ Un système solaire ou système stellaire désigne un système composé d'une ou plusieurs étoiles, c'est-à-dire un astre de même nature que notre Soleil, entouré d'une ou plusieurs planètes. Pour éviter toute confusion, on utilisera le terme système stellaire comme terme générique et système solaire pour notre système planétaire. On peut imaginer que nous serions dans un système à deux étoiles si Jupiter avait eu une masse dix fois plus importante. Tout comme le soleil, elle se serait effondrée sur elle-même provoquant une deuxième étoile de 4,2 à 6,2 fois plus éloignée.

Composition et structure du système solaire

Notre système solaire, constitué du Soleil et de neuf planètes, dont la Terre, avec leurs satellites, ainsi que d'astéroïdes et de comètes, est resté le seul connu jusqu'à la fin du . C'est pourquoi le terme système solaire suffit à le désigner. Au centre se situe le Soleil, une étoile relativement petite mais qui contient néanmoins 99,86 % de la masse de tout le système. De par sa masse, l'intérieur du Soleil atteint une densité et une température telles que des réactions de fusion nucléaire peuvent se produire en son sein, dégageant de ce fait d'énormes quantités d'énergie. La plus grande partie de cette énergie est libérée dans l'espace sous forme de radiation électromagnétique, principalement sous forme de lumière visible. Le Soleil émet aussi un flux de particules chargées appelé le vent solaire. Ce vent solaire interagit fortement avec la magnétosphère des planètes et contribue à éjecter les gaz et poussières en dehors du système solaire. Les planètes les plus proches du Soleil sont les planètes telluriques, petites, rocheuses et denses. En partant du Soleil, on trouve Mercure, Vénus, la Terre et Mars. Il existe au-delà de Mars une ceinture d'astéroïdes composée de milliards de corps, dont la taille varie de quelques centimètres à plusieurs dizaines de kilomètres. Ensuite, c'est le domaine des planètes géantes, gazeuses et peu denses : Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. Pluton, la planète la plus éloignée du Soleil, minuscule, solide et peu dense, avec une orbite très inclinée, est l'objet le plus grand d'une seconde ceinture d'astéroïdes gelés, appelée ceinture de Kuiper. Cette ceinture, peuplée de milliers d'astéroïdes, semble être le réservoir des comètes à courte période. Enfin, il existerait, encore plus loin que la ceinture de Kuiper et jusqu'à une distance de deux années lumière un énorme nuage sphérique, appelé nuage d'Oort, qui contiendrait des milliards de noyaux cométaires. Il existe toute une série de mnémoniques pour se souvenir de l'ordre des planètes à l'intérieur du système solaire, comme par exemple la phrase suivante Monsieur Vous Travaillez Mal, Je Suis Un Novice. (Point).

Les planètes du système solaire

Toutes les caractéristiques des planètes sont données relativement à celles de la Terre. S'agissant du Soleil, son diamètre équatorial est de 109,3 fois celui de la Terre, pour une masse de 332 946 fois celle de la Terre.
- Traditionnellement, Pluton est considérée comme une planète. Néanmoins, sa composition et son orbite en font un objet beaucoup plus proche des objets de Kuiper que des autres planètes. Certains scientifiques ont longtemps pensé qu'il pouvait s'agir d'un satellite de Neptune expulsé de son orbite. Mais les récentes observations font que certains astronomes considèrent dorénavant Pluton comme l'objet de la ceinture de Kuiper le plus proche du Soleil. La troisième loi de Kepler, trouvée en 1618 et publiée l’année suivante, nous dit que, pour toutes les planètes du système solaire, le carré de la période T de révolution de la planète autour du Soleil divisé par le cube du demi-grand axe a de la trajectoire elliptique de cette planète donne le même nombre : T²/a³ = constante 1618 Article connexe : Logarithme sur l'ordre des planètes

Origine et évolution du système solaire

L'hypothèse actuelle de la formation du système solaire est l'hypothèse de la nébuleuse solaire, avancée dès 1755 par Emmanuel Kant. L'évolution du système solaire depuis sa naissance jusqu'à sa mort est très lente et s'étale sur plus de 10 milliards d'années.

Origine dans les poussières d'étoiles

On estime généralement aujourd'hui que le système solaire est né de la contraction, sous l'effet de sa propre masse, d'un nuage moléculaire interstellaire froid et dense fait de gaz, essentiellement d'hydrogène et d'hélium, qui sont les atomes les plus présents à la naissance de l'univers. Il devait y avoir également des grains de poussière et de l'eau sous forme de glace. Ce nuage, appelé nébuleuse solaire, après avoir acquis une forme régulière, probablement un disque, avec un mouvement de rotation, commença à se différencier en plusieurs parties. La plus grande partie se rassembla au centre pour former une proto-étoile, le futur soleil. D'autre part, les grains de poussières s'agglomérèrent. Par effet de gravité, de plus en plus de matière aurait été attirée formant ainsi des protoplanètes. Le centre tournant plus vite que le bord et étant plus comprimé, la température s'y est accrue. Dès que la masse centrale fut assez dense et chaude, des réactions de fusion nucléaire se seraient alors déclenchées; ce qui aurait donné naissance au Soleil, notre étoile. La date estimée de ce phénomène est de -4,56 milliards d'années. Les plus grosses des protoplanètes attirèrent les plus petites et firent le vide autour d'elles ; en grossissant, elles devinrent sphériques. De plus, les réactions nucléaires créèrent un puissant vent solaire qui entraîna la majorité des gaz et poussières restants. C'est ainsi qu'on arriva au système solaire tel que l'on peut l'observer actuellement.

Et demain?

Dans 5 milliards d'années environ, le Soleil aura épuisé ses réserves d'hydrogène, qui se seront transformées en hélium, et changera de structure. Son noyau se contractera mais il deviendra beaucoup plus volumineux. Il devrait se transformer en géante rouge, cent fois plus volumineuse qu'à l'heure actuelle. Les planètes les plus proches, Mercure et Vénus, devraient être détruites. Il va ensuite brûler son hélium assez rapidement, ce qui augmentera encore sa taille et sa température, grillant complètement la Terre au passage. Une fois ses réserves d'énergie nucléaire complètement consommées, le Soleil va s'effondrer sur lui-même et se transformer en naine blanche très dense et peu lumineuse. Il refroidira petit à petit et finira par ne plus rayonner ni lumière ni chaleur, il sera alors parvenu au stade de naine noire.

Le système solaire dans la galaxie

Le système solaire fait partie de notre Galaxie, une galaxie spirale d'un diamètre d'environ 9.4
- 1020 m ou 100 000 al, contenant approximativement 200 milliards d'étoiles, dont notre soleil est assez représentatif. Le système solaire orbite à environ 25 000 années lumière du centre galactique entre deux branches spirales de la galaxie. Sa vitesse est d'environ 220 kilomètres par seconde (800 000 km/h). Il effectue ainsi une révolution complète en 230 millions d'années. L'orbite du système solaire paraît assez singulière : elle est à la fois extrêmement circulaire et presque à la distance exacte à laquelle les vitesses orbitales sont égales à la vitesse des ondes de compression à l'origine des branches des spirales. Le système solaire semble avoir été présent entre deux bras depuis que la vie existe sur Terre. En effet, les radiations émises dans les bras spiraux, notamment par l'explosion de supernovas, peuvent en théorie stériliser la surface d'une planète. En étant en dehors des bras spiraux, la Terre est ainsi capable d'héberger des formes de vie évoluées à sa surface.

Les sondes spatiales dans le système solaire

Techniquement, une sonde spatiale est un vaisseau non habité envoyé par l'homme pour explorer le système solaire. Depuis presque cinquante ans, ces engins sont envoyés avec un taux d'échec élevé vers des planètes plus ou moins lointaines. Leurs observations font autant rêver le grand public que les scientifiques.

Un peu d'actualité

C'est le 4 juillet dernier (2005) que la sonde-impacteur Deep Impact s'est écrasée sur la comète Tempel 1. Créant ainsi un cratère d'impact, les scientifiques ont ainsi analysé la composition chimique de la "boule de neige sale". Une première !

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes


- [http://www.astrofiles.net/modules.php?name=News&file=article&sid=2 Astrofiles : le système solaire ]
- [http://www.neufplanetes.org neuf planètes]
- [http://system.solaire.free.fr/sommaire.htm Le système solaire]
- [http://www.le-systeme-solaire.net Le système solaire à portée de votre souris]
- [http://celestia.sourceforge.net Celestia] Logiciel libre et gratuit de simulation spatiale 3D (OpenGL)
- [http://www.michaelschultz.de/index_fr.html Le système des planètes] : Animation (avec des orbites et comparaisons de dimensions)
- Solaire

Couronne solaire

ja:コロナ zh:日冕]] Catégorie:Soleil La couronne solaire est la partie de l'atmosphère du Soleil située au-delà de la chromosphère et qui s'étend sur des millions de kilomètres en se diluant dans l'espace, provoquant le vent solaire. On ne peut l'observer que pendant les éclipses totales ou à l'aide d'un coronographe de Lyot, son éclat étant extrêmement plus faible que celui de la photosphère. La radioastronomie a permis l'étude de la couronne en écoutant les ondes radio émises par le Soleil. La température de la couronne est extrêmement élevée : de 20 000 K à la frontière de la chromosphère, elle atteint le million de degrés dans sa partie la plus éloignée du soleil. Elle est constituée de gaz fortement ionisés, ou plasma, d'une densité extrêmement faible.

Hydrogène

L'atome d'hydrogène est composé d'un proton et d'un électron. C'est donc le plus léger atome existant. Sur terre et hormis les composés avec d'autres atomes, il se présente le plus souvent sous la forme d'un gaz : le dihydrogène (H2) L'hydrogène est présent dans de nombreuses molécules : eau, sucre, protéines, hydrocarbures. Il est également le principal constituant du Soleil et de la plupart des étoiles, dont l'énergie provient de réactions de fusion thermonucléaire de l'hydrogène. Étonnamment, l'hydrogène est un métal : lorsqu'il est sous forme solide (très hautes pressions et très basses températures), il cristallise avec une liaison métallique. Dans le tableau périodique des éléments, il est d'ailleurs dans la colonne des métaux alcalins. N'étant pas présent à l'état solide sur Terre, il n'est toutefois pas considéré comme un métal en chimie. De façon simpliste sa nature métallique est due à son électron périphérique sur son unique et dernière couche saturée à deux électrons.

Caractéristiques principales

L'hydrogène est l'élément chimique le plus simple; son isotope le plus commun est constitué seulement d'un proton et d'un électron (la masse de l'électron étant négligeable, seuls les protons et les neutrons des atomes déterminent le poids de ces derniers). C'est donc le plus léger atome existant. Sur terre et hormis les composés avec d'autres atomes, il se présente le plus souvent sous la forme d'un gaz : le dihydrogène. Sous des très faibles pressions, comme celles qui existent dans l'espace, l'hydrogène a tendance à exister sous forme d'atomes individuels, simplement parce qu'il est alors improbable qu'ils entrent en collision pour se combiner. Toujours dans l'espace, les nuages de H2 sont à la base du processus de la formation des étoiles. Cet élément joue un rôle vital dans l'univers par l'intermédiaire des réactions proton-proton et du cycle carbone-azote-oxygène, qui sont deux réactions de fusion thermonucléaire qui créent d'énormes quantités d'énergie en combinant deux atomes d'hydrogène pour former un atome d'hélium.

Applications

Des larges quantités d'hydrogène sont nécessaires dans l'industrie, notamment dans les procédé Habber de production de l'ammoniac, l'hydrogénation des graisses et des huiles et la production de méthanol. D'autres utilisations de l'hydrogène sont :
- la fabrication de l'acide chlorhydrique, le soudage, les carburants pour fusées et la réduction de minerais métalliques.
- l'hydrogène liquide (LH2) est utilisé pour les recherches à très basses températures, y compris l'étude de la supraconductivité.
- le tritium est produit dans les réacteurs nucléaires et est utilisé pour la construction de bombes atomiques.
- L'hydrogène était utilisé dans les ballons car il est quatorze fois plus léger que l'air.
- le deutérium (2H), un isotope est utilisé dans les applications nucléaires comme modérateur pour ralentir les neutrons. Les composés du deutérium sont aussi utilisés en chimie et en biologie pour étudier ou utiliser l'effet isotopique.
- le tritium (3H), un autre isotope, est utilisé comme un marqueur isotopique dans les biosciences et comme source de radiation dans les peintures luminescentes. L'hydrogène peut servir de carburant pour moteurs. Chrysler-BMW possède une flotte de voitures (moteurs thermiques) roulant à l'hydrogène H2, sans pile à combustible, avec réservoir cryogénique. De nouveaux procédés sont en train d'aboutir et vont permettre enfin d'abandonner le pétrole définitivement, comme carburant, car il n'y aurait plus que 12 ans de réserves si la Chine consomme de façon croissante les réserves actuelles, et puis combien cela coûtera-t-il pour ensuite l'extraire des chistes bitumeux ? on le saura bientôt... Les piles à combustible ne sont pas une source d'énergie rentable actuellement car elles sont dotées de mousse de platine, très onéreux et restent malgré tout encore polluantes pour un rendement faible avec 2 à 5 Kw d'énergie produite.

Histoire

L'hydrogène fut reconnu comme une substance distincte en 1776 par Henry Cavendish. Antoine Lavoisier lui donna son nom hydrogène qui vient du grec hudôr, « eau » et gennen, « générer ». La Catastrophe du Hindenburg a marqué le glas de son utilisation en aéronautique.

Occurrence

L'hydrogène est l'élément le plus abondant de l'univers : 75% en masse et 90% en nombre d'atome. Cet élément se trouve en grande quantité dans les étoiles et les planètes gazeuses. Relativement à son abondance dans l'univers, l'hydrogène est très rare dans l'atmosphère terrestre : environ 1 ppm en volume. Sur Terre, la source la plus commune d'hydrogène est l'eau dont les molécules sont composées de deux atomes d'hydrogène et d'un atome d'oxygène ; mais la plupart des matières organiques, comme celle qui constitue les êtres vivants, mais aussi le pétrole et le gaz naturel, sont des sources d'hydrogène. Le méthane (CH4), qui est un produit de la décomposition des matières organiques, est une source d'hydrogène de plus en plus importante. L'hydrogène peut être produit de plusieurs façons : l'action de la vapeur sur du carbone à haute température, le craquage des hydrocarbures par la chaleur, l'action de la soude ou de la potasse sur l'aluminium, l'électrolyse de l'eau ou par de son déplacement depuis les acides par certains métaux. Certains microorganismes (microalgues, cyanobactéries et bactéries) sont également capables de produire de l'hydrogène, à partir d'énergie solaire ou de biomasse. L'hydrogène brut disponible dans le commerce est généralement fabriqué par décomposition du gaz naturel.

Composés

L'hydrogène se combine avec la plupart des autres éléments car il possède une électronégativité moyenne (2,2) et peut ainsi former des composés avec des éléments métalliques ou non-métalliques. Les composés qu'il forme avec les métaux sont appelés hydrures dans lesquels il se trouve sous forme d'ions H- qui parfois n'existe qu'en solution. Dans les composés avec les non-métalliques, l'hydrogène forme des liaisons covalentes, car l'ion H+, qui n'est rien d'autre qu'un simple proton, a une trop forte tendance à s'associer avec les électrons. Dans les acides en solution aqueuse, il se forme des ions H3O+, association du proton et d'une molécule d'eau. L'hydrogène se combine avec l'oxygène pour former de l'eau (H2O), c'est un processus de combustion très énergétique qui est très explosif dans l'air. L'oxyde de deutérium (D2O) est communément appelé eau lourde. L'hydrogène forme une grande variété de composés avec le carbone; à cause de leur relation avec les molécules biologiques, ces composés sont appelés composés organiques et la branche de la chimie qui les concerne est la chimie organique.

Formes

Sous conditions normales, le gaz hydrogène est un mélange de type de molécules qui diffèrent l'une de l'autre par le spin de leur électron et noyaux atomiques. Ces deux formes sont appelées ortho- et para-hydrogène et la forme para n'existe pas à l'état pur. Dans les conditions normales de température et de pression, l'hydrogène est composé à 75% de la forme ortho et à 25% de la forme para. Ces deux formes ont des niveaux énergétiques légèrement différents et donc des propriétés physico-chimiques légèrement différentes. Par exemple, le point de fusion et le point d'ébullition du para-hydrogène sont environ 0,1 K plus bas que ceux de l'ortho-.

Isotopes

L'isotope le plus commun de l'hydrogène(H2), le protium (H-1), est simplement constitué d'un proton et ne possède donc pas de neutrons. C'est un isotope stable. Le deutérium (H-3 ou D) possède un proton et un neutron. C'est aussi un isotope stable qui compose entre 0,0184 et 0,0082% de tout l'hydrogène. Le tritium (H-4 ou T) possède un proton et deux neutrons ; c'est un isotope radioactif (instable). Ces deux derniers éléments pourraient servir en fusion nucléaire. L'hydrogène est le seul élément dont les isotopes ont reçu un nom spécifique.

Précautions

L'hydrogène est un gaz extrêmement inflammable (l'histoire de son utilisation dans les ballons dirigeables est parsemée d'accidents graves). Il réagit aussi violemment avec le chlore pour former de l'acide chlorhydrique (HCl) et le fluor pour former de l'acide fluorhydrique (HF). L'eau lourde (D2O) est toxique pour de nombreuses espèces ; mais la quantité nécessaire pour tuer un être humain est substantielle. L'hydrogène, mélangé à de l'oxygène peut devenir un potentiel explosif qui peut tout détruire sur un grand rayon.

Mécanique quantique

L'atome d'hydrogène étant l'atome le plus simple, c'est le premier qui a été étudié dans le cadre de la physique quantique. Voir l'article détaillé Atome d'hydrogène.

La liaison d'hydrogène

Attention aux abus de language ! Les liaisons que l'atome d'hydrogène peut établir peuvent être de trois sortes :
- La perte d'un électron. L'hydrogène devient alors H+ (un proton seul). Son rayon est alors très petit : environ 1,5 x 10-13cm contre 10-8cm normalement. Le proton tout seul n'existe pas mais il est toujours dans le nuage électronique d'une molécule (telle H2O) ;
- Acquisition d'un électron. L'hydrogène devient alors H- (un hydrure). L'ion lui même n'existe en tant que tel que dans des sels d'hydrures ;
- Formation d'une liaison covalente. L'hydrogène fait une liaison covalente donc une mise en commun d'une paire d'électrons avec d'autres atomes comme dans H2O ou CH4.

La liaison H

Il s'agit d'une interaction faible entre l'hydrogène avec une autre molécule (du même type ou pas). Par example : NH---O=C, ou dans l'eau H2O--- H-O-H. La liaison joue un rôle important en chimie organique mais aussi en chimie inorganique, entre les alcohols et les métals alkoxides. Nous distinguons en général trois types :
- faibles avec des entalpies entre 10-50 kJ mol-1 ;
- fortes avec des entalpies entre 50-100 kJ mol-1 ;
- très fortes avec des entalpie >100 kJ mol-1. Exemple d'une liaison très forte et FH---F- dans KHF2 avec environ 212kJ mol-1. On peut penser que dans ces cas il vaut mieux écrire F--H--F. La distance total entre F--H--F est de 2,49 Å seulement et il se forme un angle de 120° entre les différentes molécules. Il existe des liaisons hydrogènes à centres multiples. En général il s'agit de systèmes à trois centres et rarement à quatre. Soit un H est lié à deux autres molécules soit deux hydrogènes sont liés à une autre molécule.

Voir aussi

Lien externe


- [http://www.periodictableonline.org/elem_fr.cfm?IDE=H www.periodictableonline.org H] Catégorie:Astronomie Catégorie:Élément chimique Catégorie:Métal Catégorie:Transport ko:수소 ms:Hidrogen ja:水素 simple:Hydrogen th:ไฮโดรเจน

Soleil

Cet article traite du Soleil en tant qu'astre. Pour les autres sens, voir soleil (homonymie) ---- Le Soleil est l'étoile du système solaire auquel appartient la Terre. Le demi-grand axe de l'orbite de la Terre autour du Soleil, 149 597 870 km, fut la définition originale de l'unité astronomique (u.a.). Le Soleil fait partie d'un ensemble constitué de matière interstellaire et d'environ 200 milliards d'étoiles : notre Galaxie. Il se situe à 15 pc du plan équatorial du disque, et est distant de 8 600 pc (environ 25 000 années lumière) du centre galactique.

Caractéristiques physiques

Le Soleil est une étoile naine évoluant sur la séquence principale, de type spectral G2, ce qui signifie qu'elle est légèrement plus chaude et plus brillante que la moyenne mais bien moins lumineuse qu'une géante rouge. Une étoile de type G2 reste sur la séquence principale du diagramme de Hertzsprung-Russell pendant environ dix milliards d'années. L'âge du Soleil et du système solaire est estimé à environ cinq milliards d'années. La brillance du Soleil augmente d'environ 7% par milliard d'années écoulé. Au centre du Soleil, des réactions de fusion nucléaire transforment l'hydrogène en hélium. L'énergie produite par ces réactions parvient jusqu'à la surface du Soleil qui émet des rayonnements électromagnétiques et un flux de particules : on nomme l'ensemble vent solaire. L'énergie dégagée par le Soleil est de 382,6 YW ou 382,6×1024 W. Chaque seconde, 0,7×1012 kg d'hydrogène sont transformés en 0,695×1012 kg d'hélium, la perte de masse de 5×109 kg étant convertie en énergie, principalement sous la forme de rayonnements et de particules. Un modèle du Soleil [2] permet d'estimer la température de son noyau à 15,43 millions de kelvins et la densité à 145 700 kg/m³. Cette partie active du noyau n’occupe toutefois qu’un centième de son volume total. Dans certains modèles, le « feu nucléaire » s'éteint à 175 000 km du centre (quart du rayon) ; la température a déjà chuté de moitié et la densité n'est plus que de 20 000 kg/m³ (comparable à celle de l'or). À une distance du centre égale au 3/4 du rayon, la densité n'est plus que de 200 kg/m³ et nous nous trouvons en lisière de la zone de convection. Sur ces 380 000 km, la température a chuté de 7 MK à environ 2 MK. Pour finir, la température atteint 5780 K à la surface, où la densité n'est plus que de 10-4 kg/m³, près de dix mille fois inférieure à la densité de l'air (de la Terre) aux conditions normales de pression et de température. La mesure du nombre de neutrinos reçus sur la Terre (ceux-ci sont produits dans le Soleil de façon quasi exclusive) n'est que le tiers de celui prédit par la théorie, ce qui a longtemps été inexpliqué. Récemment, il a été démontré que les neutrinos avaient une masse, extrêmement faible ; ainsi, une partie du flux de neutrinos émis par le soleil peut se transformer en d'autres variétés de neutrinos (non détectées) avant d'atteindre la Terre. La structure et dynamique interne du Soleil peuvent-être étudiées en utilisant les techniques de l'héliosismologie.

Structure

Structure du Soleil En allant du centre vers l'extérieur on rencontre :
- le noyau, où se développent les réactions thermonucléaires : au centre, la température est de 14 MK, et la pression de 150×109 atmosphères.
- la zone radiative : de 7 à 2 MK.
- La tachocline, couche intermédiaire.
- la zone convective : de 2 MK à 6000 K.
- la photosphère, surface visible du Soleil où apparaissent les granules et taches solaires.
- la chromosphère, couche de gaz fortement ionisée (plasma) d'une épaisseur de 15 000 km environ.
- la couronne, qui s'étend de 15 000 km à 1 ou 2 millions de km. Sa température atteint 1 000 000 K. Elle ne peut être convenablement observée que lors des éclipses totales de soleil, car son rayonnement est très faible comparé à ceux de la photosphère et de la chromosphère.

Le système solaire

À lui seul, le soleil représente 99,8 % de la masse totale du système solaire, les 0,2 % restants incluant les planètes (surtout Jupiter), dont la Terre.
Rapport de la masse du Soleil aux masses des planètes

Notes

Valeur maximale.
Cette distance n'est pas connue avec une grande précision en raison de la forte absorption interstellaire au centre du disque.

Symbolisme

Le soleil est un symbole très puissant pour les hommes. Il occupe une place dominante dans chaque culture. D'une façon générale, il est un principe masculin, actif. Toutefois, certains peuples nomades d'Asie centrale le considéraient comme un principe féminin (la Mère soleil) ; c'est aussi le cas des Japonais, pour qui le Soleil est Dame Amaterasu, la dame soleil, épouse du seigneur Lune. Dans la mythologie nordique, les enfants de Mundilfari et Glaur sont Sol (déesse du Soleil) et Mani (dieu de la Lune), une idée que J. R. R. Tolkien a importée dans son œuvre. Souvent, le Soleil représente le pouvoir. Cet astre donne la vie. Si le Soleil venait à disparaître, ou même si ses rayons ne nous parvenaient plus, la vie s'éteindrait sur Terre, d'où le symbole de vie (donneur de vie). Dans l'Égypte antique, Râ (ou Rê) est le dieu-Soleil (il était l'un des dieux les plus importants, voire le plus important) et Akhénaton en fera son dieu unique sous le nom d'Aton. Dans le Panthéon grec c'est Apollon, fils de Zeus et du titan Léto. Citons aussi Hélios qui est la personnification du Soleil lui-même. Les Aztèques l'appelaient Huitzilopochtli, dieu du Soleil et de la guerre, le maître du monde. S'il n'est pas associé à un dieu, des gens l'ont associé à eux-mêmes comme le roi de France Louis XIV surnommé le Roi-Soleil (couronné de Dieu). La famille impériale japonaise se targue de descendre d'Amaterasu, déesse du Soleil. En alchimie, le symbole du Soleil et de l'or est un cercle avec un point au centre : alchimie. Il représente l'intérieur avec tout ce qui gravite autour. En astronomie comme en astrologie, le symbole est le même.

Voir aussi


- analemme
- astronomie
- autorégulation du Soleil
- couronne solaire
- cycle solaire
- éclipse
- sursaut solaire
- transit
- Énergie solaire

Liens externes


- [http://www.astrofiles.net/modules.php?name=News&file=article&sid=3 Astrofiles: le soleil]
- [http://ptaff.ca/soleil/ Heure de lever et de coucher du soleil pour tous les endroits du monde]
- [http://www.le-systeme-solaire.net/modules.php?name=syssol&page=soleil Le Système Solaire - Le Soleil] Catégorie:Symboliquecatégorie:étoilecatégorie:Soleil als:Sonne ja:太陽 ko:태양 ms:Matahari simple:Sun th:ดวงอาทิตย์ zh-min-nan:Ji̍t-thâu

Terre

La Terre ou planète bleue (en raison de l'importance des étendues d'eau) est la troisième planète du système solaire. La Terre est la seule planète du système solaire dont le nom ne provient pas de la mythologie grecque ou romaine. C'est aussi le seul endroit connu de l'Univers à abriter la vie. Selon l'hypothèse Gaïa de James Lovelock, la Terre est aussi appelée Gaïa.

Histoire

L'âge de la Terre est actuellement estimé à 4550 millions d'années, début de l'Hadéen (premier éon). Les roches les plus anciennes connues ont un âge d'environ 4 milliards années ; rares sont celles dont l'âge dépasse 3 milliards années. Les plus anciens fossiles témoignent de l'existence d'organismes il y a 3,9 milliards d'années. Les différentes périodes de l'histoire de la Terre sont résumées dans le tableau de l'échelle des temps géologiques.

Structure géologique

La Terre est constituée de plusieurs couches internes identifiables à peu près concentriques : la croûte terrestre, le manteau supérieur (qui forme, avec la croûte terrestre, la lithosphère), l'asthénosphère, le manteau inférieur, le noyau. Voir l'article détaillé: structure interne de la Terre Cette structure est connue au moyen de l'étude de la propagation des onde sismiques entre une source et différents points de la surface terrestre. La vitesse d'une onde sismique change en effet assez brutalement au passage entre deux couches de composition différentes. Ces limites ont parfois reçu des noms particuliers, tels que la discontinuité de Mohorovicic ou la discontinuité de Gutenberg. La constitution de la Terre s'explique par son mode de formation, par accrétion de météorites, qui a produit une stratification en phase fluide par masse volumique décroissante depuis les couches internes vers les couches externes.

Croûte terrestre

La surface de la Terre est très jeune. Pendant la période relativement courte de 500 millions d'années où l'érosion et les processus tectoniques ont détruit, puis recréé la plupart des couches superficielles de roches à la surface de la Terre, la presque totalité des traces de l'histoire géologique de sa surface (cratères d'impact, par exemple) ont disparu. Croûte terrestre
Sa surface est divisée en plusieurs plaques tectoniques :
- la plaque Amérique du Nord - Amérique du Nord, Atlantique Nord-Ouest et Groenland
- la plaque Amérique du Sud - Amérique du Sud et Sud-Ouest de l'Atlantique
- la plaque Antarctique - Antarctique
- la plaque Eurasienne - Atlantique Nord-Est, l'Europe et l'Asie à l'exception d'Inde
- la plaque Africaine - Afrique, Sud-Est de l'Atlantique et l'ouest de l'Océan Indien
- la plaque Inde-australienne - Inde, Australie, Nouvelle Zélande et la plupart de l'Océan Indien
- la plaque de Nazca - Est de l'Océan Pacifique qui est adjacent à Amérique du Sud
- la plaque du Pacifique - la plupart de l'Océan Pacifique Il existe également une vingtaine de plaques plus petites telles que l'Arabie, la plaque des Philippines.

Atmosphère

La Terre est entourée d'une enveloppe gazeuse qu'elle retient par attraction gravitationnelle : l'atmosphère.

Constitution

Cette enveloppe, dont la masse globale est de l'ordre de 510 kg (un millionième de la masse de la Terre), est contenue à 99 % dans les 30 premiers kilomètres (50 % dans les 5 premiers kilomètres). La basse atmosphère (du niveau de la mer jusqu'à environ 45 km) est composée de gaz « permanents », gaz dont les proportions restent constantes, et de gaz de concentration variable avec l'altitude. L'azote, l'oxygène et l'argon constituent, en volume, 99,997 % des gaz permanents (cf. tableau ci-dessus) ; le brassage vertical de l'air permet de conserver une répartition constante à tous les niveaux, même pour les gaz les plus légers tels que l'hélium ou l'hydrogène. Les gaz à concentration variable sont essentiellement la vapeur d'eau H2O, le dioxyde de carbone CO2, le dioxyde de soufre SO2 et l'ozone O3. Les particules liquides, solides, liquides ou mixtes en suspension dans l'atmosphère constituent l'aérosol atmosphérique. Ces particules jouent un rôle primordial dans les phénomènes de condensation (nuages) et de formation de cristaux de glace, ainsi qu'à différents processus physico-chimiques dans l'atmosphère. Leur concentration varie de plusieurs puissances de 10 en fonction du lieu et du temps ; en concentration élevée, elles constituent un facteur de pollution. Les particules se classent en :
- particules d'Aitken : 1 nm < d < 0,1 µm
- grosses particules : 0,1 µm < d < 5 µm
- particules géantes : 5 µm < d < 50 µm environ L'atmosphère atténue de façon importante le rayonnement solaire reçu au sol ; suivant l'importance de la couverture nuageuse, le sol reçoit de 68 % jusqu'à 28 % (ou moins) du rayonnement solaire parvenant sur Terre.

Structure de l'atmosphère

La composition chimique de l'atmosphère, sa température, ou les phénomènes qui y sont observés présente des discontinuités marquées lorsque l'altitude augmente. Ces discontinuités correspondent à des couches homogènes dont les propriétés évoluent de façon continue ; ce sont (par altitude croissante) :
- la troposphère
- la stratosphère
- la mésosphère
- la thermosphère
- l'exosphère Les limites de ces couches (d'altitude variable) ont reçu des désignations particulières : tropopause, stratopause, mésopause et thermopause.

Satellites

La Terre possède un satellite naturel, la Lune, et de nombreux satellites artificiels. On lui associe aussi l'astéroïde 3753 Cruithne et d'autres astéroïdes géocroiseurs. L'interaction entre la Terre et la Lune ralentit la rotation de la Terre de 2 millisecondes par siècle. Nous pensons qu'il y a approximativement 900 millions d'années il y avait 481 jours de 18 heures par an. Les marées sont provoquées par la Lune et le Soleil.

Voir aussi


- Cycle biogéochimique
- Écologie
- Liste des pays du monde
- Liste des pays du monde par continent
- Sciences de l'Univers : Astronomie
- Sciences de la Terre : Cartographie | Géodésie | Géophysique
- Structure interne du globe terrestre
- Monde

Liens externes


- [http://www.astrofiles.net/article6.html Astrofiles : Terre]
- [http://www.populationdata.net PopulationData.net - Informations, cartes et statistiques sur la Terre]
- [http://www.le-systeme-solaire.net/modules.php?name=syssol&page=terre Le Système Solaire - La Terre] catégorie:géographie
- zh-min-nan:Tē-kiû ko:지구 ms:Bumi ja:地球 simple:Earth th:โลก

Seconde (temps)

ja:秒 simple:Second La seconde est l'unité de mesure du temps du système international, de symbole s. Le terme provient de la francisation écourtée de l'expression latine minutum secunda (latin médiéval), qui signifiait littéralement minute de second rang, c’est-à-dire seconde division de l'heure. L'événement le plus court jamais enregistré à ce jour l'a été à l'Institut Max Planck d'optique quantique : la durée du trajet d'électrons excités par les impulsions de 250 attosecondes d'un laser à ultra-violets ; position mesurée toutes les 100 attosecondes (information parue dans la revue Nature en février 2004). Pour avoir une meilleure idée de la prouesse, dans le modèle d'atome d'hydrogène de Niels Bohr, l'orbite d'un électron autour du noyau dure 150 attosecondes (mais les modèles atomiques actuels considèrent que l'électron ne tourne pas ; cf atome).

La seconde, étalon de mesure du temps

La définition de la seconde, l' unité SI du temps, a été définie selon les possibilités techniques de chaque époque.
- Elle a d' abord été définie comme une fraction du jour solaire terrestre moyen (1/86 400)
- En 1960, pour tenir compte des irrégularités du mouvement de la terre, elle a été définie comme une fraction de l' année tropique 1900, soit 1/31 556 925,9747
- Depuis la 13 Conférence générale des poids et mesures, la seconde n'est plus définie par rapport à l'année, mais par rapport à une propriété naturelle de la matière ; cette unité de base du système international a été définie en 1967 dans les termes suivants : La seconde est la durée de 9 192 631 770 périodes de la radiation correspondant à la transition entre les deux niveaux hyperfins de l'état fondamental de l'atome de césium 133. ::Lors de sa session de 1997, le Comité international a confirmé que : ::Cette définition se réfère à un atome de césium au repos, à une température de 0 K. La seconde, étalon de mesure du temps, est ainsi un multiple de la période de l'onde émise par un atome de césium 133 lorsqu'un de ses électrons change de niveau d'énergie. Les scientifiques disposent ainsi d'une précision allant jusqu'à la 10e décimale (10-10). Et comme les lois de la physique sont partout les mêmes, avec cette définition, on peut dorénavant obtenir la durée exacte d'une seconde où que l'on soit dans l'Univers. L'intérêt de l'utilisation des caractéristiques atomiques de la matière est de deux ordres : #la durée de l'année terrestre varie en fonction de nombreux facteurs (notamment, l'influence de lune et la dérive des continents) ; #l'utilisation d'horloges atomiques pour mesurer le temps. L'utilisation de l'atome de calcium, à la place de celui du césium, permet des mesures de temps encore plus précises, de l'ordre de 100 000 fois.

Multiples et sous-multiples

Les multiples de la seconde en usage avec le système international (tableau VIII) sont :
- la minute, de symbole min, dont la durée est de 60 secondes ;
- l'heure, de symbole h, dont la durée est de 60 minutes, soit 3600 secondes ;
- le jour, de symbole d, dont la durée est de 24 heures, soit 86400 secondes (cette durée correspond approximativement à celle d'un jour solaire). Les préfixes du système international permettent également de créer des multiples décimaux de la seconde (peu usités), comme la kiloseconde (ks), la mégaseconde (Ms) ou la gigaseconde (Gs).

Estimation

Il est souvent utile d'estimer un intervalle de temps, lorsqu'on est dépourvu de la possibilité d'utiliser une montre ou un chronomètre.

Exemples d'utilités


- Estimer la durée du balancement d'un pendule (exemple historique !)
- Estimer la distance de sécurité entre son véhicule et celui qui nous précède. (Voir sécurité routière)

Méthodes


- Compter avec son pouls (exemple historique précédemment cité !)
- Prononcer un phrase ou un expression. Ainsi les français comptent les Y ("Un I grec, deux I grecs..."), et les étatsuniens comptent les Mississipi ("Un Mississipi, deux Mississipi.") Article détaillé: Ordre de grandeur (temps)

Voir aussi


- Seconde intercalaire catégorie:unité SI de base catégorie:unité CGS catégorie:unité de temps

Champ magnétique

Le champ magnétique est une grandeur physique engendrée par le déplacement de charges électriques (courant électrique), et capable d'exercer une force sur d'autres charges électriques en mouvement. Il affecte le déplacement des particules chargées en infléchissant leur trajectoire, sans les ralentir, ni les accélérer. Il est ainsi utilisé pour courber leur trajectoire dans les accélérateurs de particules. Le champ magnétique naît de deux phénomènes :
- Le déplacement d'une particule chargée crée un tel champ,
- Certaines particules possèdent un moment magnétique permanent : elles génèrent autour d'elles un champ magnétique. Tout courant génère un champ magnétique : il s'agit d'un déplacement de charges. C'est le principe des électro-aimants. Plus le courant est intense, plus le champ magnétique généré est intense. Le champ magnétique terrestre protège la terre parce qu'en courbant la trajectoire des particules chargées issues du soleil, il les détourne (voir magnétosphère). On pense qu'il est dû aux mouvements du manteau sous la croûte terrestre et aux courants électriques générés par ce phénomène. Une assemblée de molécules ou de particules possédant un moment magnétique, si les moments sont orientés dans une même direction en majorité, forme ce qu'on appelle un aimant permanent. À noter que le fait qu'ils s'orientent tous de la même manière ne peut être expliqué que d'un point de vue quantique (principe d'exclusion et hamiltonien de Heisenberg) - même si des moments magnétiques ont tendance à s'aligner sur le champ magnétique. Dans le vide, le champ généré en un point P par une charge en mouvement q, située en un point O et se déplacant à la vitesse \vec, est donné par la relation suivante :
::::\vec(P)=\frac.\frac avec B en Tesla (T), q en Coulomb (C), v en mètres par seconde (m/s), OP en mètres (m), et μ0 la perméabilité magnétique du vide qui vaut 4π.10-7m.kg.C-2.

Voir aussi


- magnétisme
- aimant
- électroaimant
- géophysique
- magnétomètre Catégorie:Électromagnétisme ja:磁場

Éruption solaire

Eruption solaire Eruption solaire Une éruption solaire est un événement primordial de l'activité du Soleil. Elle se produit à la surface de la photosphère et projette au travers de la chromosphère un jet de matière ionisée qui se perd dans la couronne à des centaines de milliers de km d'altitude. En plus des particules et des rayons cosmiques, l'éruption s'accompagne d'un intense rayonnement (UV, rayons X, ...) qui perturbe les transmissions radioélectriques terrestres (orage magnétique) et provoque l'apparition des aurores polaires. La première éruption solaire observée le fut par l'astronome anglais Richard Carrington, le 1 septembre 1859, lorsqu'il constata l'apparition d'une tache très lumineuse à la surface du Soleil qui perdura pendant 5 minutes. ja:太陽フレア

Sonde spatiale

Une sonde spatiale est un vaisseau non habité envoyé par l'Homme pour explorer de plus près des objets du système solaire et pour certaines au-delà. Cela couvre à la fois les mesures in situ (champs électriques et magnétiques, particules dans le vent solaire et les magnétosphères planétaires ; prélèvement d'échantillons) et les observations avec une résolution angulaire inaccessible depuis la Terre ou en orbite terrestre. Il est important de faire la différence avec les satellites artificiels, qui eux, ne sont destinés qu'à être mis sur orbite terrestre. Cependant, certaines sondes sont destinées à être mises en orbite autour d'autres planètes, satellites de planètes (comme notre Lune ou Titan) ou d'astéroïdes (tel l'astéroïde Itokawa).

Les différents programmes

Voici une liste des différents programmes de sondes spatiales par objets célestes visités :

Soleil


- Programme Genesis
- Programme Soho
- Programme Ulysses
- Programme Wind

Mercure


- Programme Mariner
- Programme MESSENGER
- Programme BepiColombo

Vénus


- Programme Magellan
- Programme Mariner
- Programme Pioneer Venus
- Programme Vega
- Programme Venera
- Programme Zond
- Programme Venus Express

Lune


- Programme Chandrayan-1
- Programme Clementine
- Programme Luna
- Programme LUNAR-A
- Programme Lunar Orbiter
- Programme Lunar Prospector
- Programme Lunokhod
- Programme Muses-A
- Programme Ranger
- Programme SELENE
- Programme Smart 1
- Programme Surveyor
- Programme Zond

Mars


- Mariner
- Programme Mars
- Programme Mars 96
- Programme Mars Exploration Rover
- Programme Mars Express
- Programme Mars Global Surveyor
- Programme Mars Observer
- Programme Mars Odyssey
- Programme Mars Pathfinder
- Programme Mars Reconnaissance Orbiter
- Programme Mars Science Laboratory
- Programme Marsnik
- Programme Viking
- Programme Zond

Phobos


- Programme Phobos

Jupiter


- Sonde Galileo
- Programme Pioneer
- Programme Voyager

Saturne


- Programme Cassini-Huygens
- Programme Pioneer
- Programme Voyager

Titan


- Programme Cassini-Huygens

Uranus


- Programme Voyager

Neptune


- Programme Voyager

Pluton


- Programme New Horizons

Comètes et astéroïdes


- Programme CONTOUR, comète Encke et Schwassmann-Wachmann-3
- Programme Dawn, astéroïdes Ceres et Vesta
- Programme Deep Impact, comète Tempel 1
- Programme Deep Space 1, astéroïde Braille et la comète Borrelly
- Programme Giotto, comète de Halley
- Programme NEAR Shoemaker, astéroïde Eros
- Programme Rosetta, comète Churyumov-Gerasimenko
- Programme Sakigake, comète de Halley
- Programme Stardust, comète Wild 2
- Programme Suisei, comète de Halley
- Programme Vega, comète de Halley
- Hayabusa, astéroïde Itokawa

Quelques missions réussies

Depuis presque cinquante ans, ces engins sont envoyés avec un taux d'échec élevé vers des planètes plus ou moins lointaines. Leurs observations font autant rêver le grand public que les scientifiques. Mais le nombre exact de sondes lancées dans l'espace reste très difficile à appréhender. C'est pourquoi nous nous proposons ici de donner un bref aperçu des moyens engendrés pour explorer le système solaire, à travers un tableau récapitulatif. Catégorie:Conquête de l'espace

Champ magnétique terrestre

ja:地磁気 Catégorie:Géophysique Catégorie:Terre

La Terre possède un champ magnétique

Le champ magnétique peut être comparé , en première approximation, à un aimant droit (dipôle) ou à une bobine plate parcourue par un courant. Le point central de cet aimant n'est pas exactement au centre de la Terre, il s'en trouve à quelques centaines de kilomètres. D'autres planètes du Système Solaire possèdent un champ magnétique important : Saturne, Uranus, Neptune et surtout Jupiter. Bien que les aimants aient été connus depuis l'Antiquité, ce sont les Chinois qui, vers l'an 1000, découvrirent l'existence du champ magnétique terrestre et l'utilisèrent pour s'orienter à l'aide de la boussole.

Description

L'ensemble des lignes de champ magnétique de la Terre situées au-dessus de l'ionosphère, soit à plus de 1000 km, est appelé magnétosphère. L'influence du champ magnétique terrestre se fait sentir à plusieurs dizaines de milliers de kilomètres. Le pôle Nord magnétique terrestre est en réalité un pôle de magnétisme « sud » qui attire le pôle « nord » (en rouge sur la figure) de l'aimant que constitue l'aiguille de la boussole. Cette erreur historique d'appellation conventionnelle des pôles de magnétisme nord sera difficile à rectifier ; noter sur la figure que le pôle de magnétisme nord de l'« aimant terrestre » pointe vers le sud géographique. L'axe géomagnétique, passant par les deux pôles magnétiques, fait un angle de 9° par rapport à l'axe de rotation de la Terre et de ce fait, le pôle nord magnétique (Nm) est à environ 1000 km du pôle nord géographique (Ng), en direction du Canada. La position actuelle du pôle nord magnétique est 81°N et 110°W mais il se rapproche actuellement du pôle nord géographique à une vitesse moyenne de 40 km/an. En outre la position du pôle magnétique varie au cours de la journée, se déplaçant ainsi de plusieurs dizaines de km autour de sa position moyenne.
Le pôle sud magnétique, quant à lui, se trouve au large de la Terre Adélie, dans la mer d'Urville, à 65° S et 138°E. Le vent solaire est responsable de ces variations par les courants électriques qu'il représente dans l'ionosphère et la magnétosphère. Les orages magnétiques peuvent perturber le champ magnétique terrestre en faisant varier l'intensité de la composante horizontale Bo (voir paragraphe ci-bas pour la signification de Bo). De plus, les vents solaires déforment le champ magnétique terrestre. Côté jour, il est aplati et du côté nuit, il s'étire sur une dizaine de rayons terrestres. Voir aussi : [http://www.geolab.nrcan.gc.ca/geomag/ Commission géologique du Canada - Géomagnétisme] En un point donné du champ magnétique terrestre, le vecteur d'induction magnétique B possède une composante verticale Bv (dirigée vers le centre de la Terre) et une composante horizontale Bo. Aux pôles magnétiques la composante horizontale a une valeur nulle. L'angle formé par B et Bo est appelé inclinaison. Il augmente lorsque l'on se rapproche des pôles en tendant vers 90°. La valeur de l'induction magnétique est exprimée en tesla. Actuellement, elle est de l'ordre de 47000 nT au centre de la France. Larchéomagnétisme, basé sur l'étude des traces de champ magnétique fixées dans les objets archéologiques (briques, céramiques, etc), et le paléomagnétisme, basé plutôt sur les roches, permettent de comprendre l'évolution du géomagnétisme au fil du temps ; en datant les inversions de polarité magnétique au travers des âges, par exemple.

La boussole

L'aiguille de la boussole s'oriente suivant la composante horizontale Bo en restant tangente à la ligne de champ du lieu où elle se trouve. L'aiguille indique la direction du pôle Nord magnétique et non celle du pôle Nord géographique, la différence angulaire est appelée déclinaison magnétique, c'est un angle qui dépend du lieu où l'on se trouve. Pour connaître la déclinaison magnétique d'un lieu il suffit de se procurer une carte détaillée (1/50000 ou 1/25000) de la région. Étant donnée la dérive du Pôle magnétique, il importe de choisir une carte récente. En ce moment, la déclinaison diminue chaque année.

Voir aussi


- Voir les compléments dans la page de discussion

Aurore polaire

Une aurore polaire (également appelée aurore boréale dans l'hémisphère nord et aurore australe dans l'hémisphère sud) est un phénomène lumineux caractérisé par des sortes de voiles extrêmement colorés dans le ciel nocturne. Provoquées par l'interaction entre les particules chargées du vent solaire et la haute atmosphère, les aurores se produisent principalement dans les régions proches des pôles magnétiques, dans une zone annulaire justement appelée "zone aurorale" (entre 65 et 75° de latitude magnétique).

Principe

Lors d'un sous-orage polaire accompagnant un orage magnétique faisant suite à une éruption chromosphérique ou un sursaut solaire important, un afflux de particules chargées éjectées par le Soleil vient bousculer le bouclier que constitue la magnétosphère. Des particules électrisées à haute énergie peuvent alors être captées et canalisées par les lignes du champ magnétique terrestre du côté nuit de la magnétosphère (la queue) et aboutir dans les cornets polaires. Ces particules (électrons et parfois protons) excitent(changement de couche d'un électron) ou ionisent les atomes de la haute atmosphère (l'ionosphère). L'atome excité, ne peut rester dans cet état, un électron change alors de couche, libérant au passage un peu d'énergie, un photon. L'ionisation résultant de cet afflux de particules provoque la formation de nuages ionisés réfléchissant les ondes radio et l'émission de lumière, l'aurore, dont la couleur dépend des atomes ionisés. Comme la nature de ces ions (oxygène, hydrogène...) dépend de l'altitude, la couleur dépendra également de l'altitude. Ceci explique en partie les variations de teintes des nuages, draperies, rideaux, arcs, rayons... qui se déploient dans le ciel à des altitudes comprises entre 80 et 1000 km. L'étude spectrographique de la lumière émise montre la présence de l'oxygène (raie verte à 557nm et doublet rouge à 630 et 636nm) entre 120 et 180km d'altitude, de l'azote et de ses composés et de l'hydrogène (656nm) lors des aurores à protons. Aux plus basses latitudes, la couleur observée le plus fréquemment est le rouge (altitudes 90 à 100km).

Observation

azote Le spectacle est très changeant et peut débuter par la formation d'un arc (arc auroral) perpendiculaire au méridien magnétique du lieu, puis s'accompagner de rayons parfois animés d'une pulsation plus ou moins rapide (0,05 à 15 hertz) ou se déplacer plus ou moins rapidement. On observe parfois des lueurs ressemblant à un rideau ou une draperie agitée par la brise. La luminosité peut varier beaucoup et le phénomène peut durer de quelques minutes à quelques dizaines de minutes. Il est très rare d'observer des aurores à des latitudes inférieures à 50 degrés. Cela se produit seulement pendant la période d'activité solaire maximale du cycle de 11 ans, lors des éruptions solaires les plus importantes. La photo ci-contre a été prise à Belfort le 20/11/2003 à 19h15 lors d'une aurore exceptionnelle visible jusque dans le sud de l'Europe.

Histoire

azote] Les aurores boréales ont été observées depuis toujours mais n'ont été étudiées scientifiquement qu'à partir du . En 1621, l'astronome français Pierre Gassendi décrit ce phénomène observé jusque dans le Sud de la France et lui donne le nom d'aurore boréale. Au , l'astronome anglais Edmond Halley soupçonne le champ magnétique terrestre de jouer un rôle dans la formation des aurores boréales. Henry Cavendish, en 1768, parvient à évaluer l'altitude à laquelle se produit le phénomène mais il faut attendre 1896 que celui-ci soit reproduit en laboratoire par Birkeland. Les travaux de Carl Stormer sur les mouvements des particules électrisées dans un champ magnétique facilita la compréhension du mécanisme de formation des aurores. À partir de 1957, l'exploration spatiale a permis non seulement une meilleure connaissance des aurores polaires terrestres, mais aussi l'observation de phénomènes auroraux sur les grosses planètes comme Jupiter ou Saturne. Le nuage ionisé que constitue l'aurore polaire réfléchit les ondes électromagnétiques dans le domaine des très hautes fréquences (VHF et au-delà). Les radioamateurs utilisent ce phénomène pour réaliser des liaisons expérimentales à grande distance. Les ondes radio sont en fait diffusées plus que réfléchies ce qui produit une forte déformation de la modulation. La télégraphie morse est pratiquement le seul mode de transmission utilisable. Un effet néfaste de ce phénomène est la perturbation des communications sur ces fréquences.

Autres planètes

Des aurores polaires se produisent également sur d'autres planètes :
- Sur Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune, planètes possédant un champ magnétique, leur origine est identique à ce qui se produit sur Terre.
- Sur Vénus, qui ne possède pas de champ magnétique planétaire, les molécules atmosphériques sont ionisées directement par le vent solaire.
- Sur Mars, des aurores peuvent apparaître près d'anomalies magnétiques locales dans l'écorce planétaire, restes présumés d'un champ magnétique ancestral depuis disparu.

Voir aussi

Liens internes


- Magnétosphère
- Milieu interplanétaire
- Vent solaire

Liens externes


- [http://cc.oulu.fi/~thu/Aurora/ Photos d'aurores par Thomas Ulich]
- [http://groups.msn.com/965172qg02rbm4ek3a6e7udur5/auroraborealis.msnw Aurore boréale]
- [http://www.auroresboreales.com AuroresBoreales.com]
- [http://www.northern-lights.no/ Northen-lights.no] : concours de photos d'aurores boréales
- [http://www.hickerphoto.com/northern-lights-pictures-cat.htm Northern Lights Pictures]
- [http://www.erwanhome.org/sciences-atmospheriques/vent-solaire-aurores-polaires.php Le vent solaire et les aurores polaires]
- [http://www.a-polaires.fr.st TPE sur les aurores polaires : historiques et causes du phénomène]
- [http://www.perenoel.fi Noël, le Père Noël et les aurores boréales sur le site officiel unique du Père Noël en Laponie en Finlande] Catégorie:Atmosphère Catégorie:Phénomène optique ja:オーロラ ko:오로라

Plante

zh-min-nan:Si̍t-bu̍t ko:식물 ms:Tumbuhan ja:植物 simple:Plant th:พืช |----- ! colspan=2 bgcolor="lightgreen" | Références |----- ! colspan=2 align=left| [http://www.itis.usda.gov/servlet/SingleRpt/SingleRpt?search_topic=TSN&search_value=202422 ITIS 202422] |- Les plantes ou végétaux sont des êtres pluricellulaires à la base de la chaîne alimentaire. Elles forment l'une des subdivisions (ou règne) des eucaryotes. Elles sont l'objet d'étude de la botanique.

Les grandes caractéristiques des plantes


- Les végétaux sont des organismes autotrophes, c'est à dire qu'ils produisent leur propre matière organique à partir de sels minéraux puis