5 - L'organisation de la matière dans l'Univers
Activité documentaire
À la découverte de l'Univers
✔ Décrire la structure de l'Univers et du Système solaire ainsi que leurs évolutions.
✔ Comparer les ressources terrestres de certains éléments.
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Introduction
L'Univers est né il y a 13,8 milliards d'années lors du Big Bang. Depuis cette date, de nombreux objets célestes se sont formés, dont notre planète : la Terre.
Problématique
Comment est structuré l'Univers ? Quels sont les éléments chimiques que l'on
retrouve le plus sur Terre et dans l'Univers ?
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Doc. 1Amas de galaxies
Dans la partie observable de l'Univers, il y aurait environ
350 milliards de galaxies. Les premières seraient apparues un
milliard d'années après le Big Bang ! Elles sont constituées d'un
ensemble d'étoiles, de gaz et de poussières.
Notre galaxie, la Voie lactée, est une galaxie constituée d'environ 200 milliards d'étoiles qui tournent autour d'un trou noir et forme une spirale à cinq bras.
Le Système solaire se trouve sur le bras d'Orion de la Voie lactée. Dans la périphérie où nous vivons, les étoiles sont beaucoup plus éloignées les unes des autres qu'au centre de la galaxie.
Notre galaxie, la Voie lactée, est une galaxie constituée d'environ 200 milliards d'étoiles qui tournent autour d'un trou noir et forme une spirale à cinq bras.
Le Système solaire se trouve sur le bras d'Orion de la Voie lactée. Dans la périphérie où nous vivons, les étoiles sont beaucoup plus éloignées les unes des autres qu'au centre de la galaxie.
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Doc. 2Système solaire
Le Système solaire est apparu il y a 4,6 milliards d'années et il est constitué de huit planètes qui gravitent autour du Soleil, chacune sur sa
propre orbite.
On classe les planètes en deux groupes. Le premier comprend les planètes telluriques : Mercure, Vénus, la Terre et Mars. Elles sont petites, caractérisées par une masse volumique élevée et dotées d'une croûte solide. Au-delà, règnent les planètes géantes gazeuses : Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. Elles sont plus volumineuses, beaucoup moins denses, gazeuses et accompagnées de nombreux satellites naturels, c'est-à-dire des astres qui tournent autour de celles-ci.
On classe les planètes en deux groupes. Le premier comprend les planètes telluriques : Mercure, Vénus, la Terre et Mars. Elles sont petites, caractérisées par une masse volumique élevée et dotées d'une croûte solide. Au-delà, règnent les planètes géantes gazeuses : Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. Elles sont plus volumineuses, beaucoup moins denses, gazeuses et accompagnées de nombreux satellites naturels, c'est-à-dire des astres qui tournent autour de celles-ci.
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Si l'on comparait les masses du Soleil,
de Jupiter et de la Terre, ce serait comme
si l'on comparait celles d'un éléphant,
d'un chat et d'une souris !
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Doc. 3Formation des atomes
Les atomes qui se sont formés en premier dans l'Univers correspondent
aux éléments chimiques les plus
légers : l'hydrogène \mathrm{H} et l'hélium \mathrm{He}.
Au cœur des étoiles, les noyaux de ces atomes interviennent dans des réactions nucléaires. Au cours de ces processus, ils se combinent et forment ainsi de nouveaux noyaux plus lourds tels que ceux des métaux.
Au cœur des étoiles, les noyaux de ces atomes interviennent dans des réactions nucléaires. Au cours de ces processus, ils se combinent et forment ainsi de nouveaux noyaux plus lourds tels que ceux des métaux.
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Doc. 4Abondances de quelques éléments chimiques
Les deux tableaux ci-dessous indiquent les différents pourcentages en
masse des éléments chimiques les plus abondants.
| Éléments chimiques | \mathrm{H} | \mathrm{He} | \mathrm{O} | \mathrm{C} | \mathrm{Fe} | \mathrm{Ne} | \mathrm{N} | \mathrm{Si} |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Voie lactée | 73,9 | 24,0 | 1,0 | 0,5 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 |
| Soleil | 73,5 | 24,9 | 0,8 | 0,3 | 0,2 | 0,1 | 0,1 | 0,1 |
| Éléments chimiques | \mathrm{O} | \mathrm{Si} | \mathrm{Al} | \mathrm{Fe} | \mathrm{Ca} | \mathrm{Na} | \mathrm{K} | \mathrm{Mg} |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Sur Terre | 46,0 | 27,7 | 8,1 | 5,0 | 3,6 | 2,8 | 2,6 | 2,1 |
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Questions
1. D'après l'introduction, préciser le nom de la théorie associée à la naissance et à l'évolution de l'Univers.
2. À l'aide du Doc. 1 , classer ces différents objets du plus petit au plus grand.
Plus petit
Plus grand
3. Indiquer les points communs entre les planètes du Système solaire selon leur groupe : tellurique ou gazeuse.
4. Citer les deux éléments chimiques qui se sont formés en premier dans l'Univers. D'après le Doc. 3, où se sont
formés les autres éléments chimiques plus lourds cités dans le Doc. 4 ?
5. À l'aide du tableau du Doc. 4 et en utilisant les graduations, représenter un diagramme circulaire illustrant
les proportions en masse des éléments chimiques les plus abondants sur Terre.
Plus grand
3. Indiquer les points communs entre les planètes du Système solaire selon leur groupe : tellurique ou gazeuse.
Points communs entre les quatre planètes telluriques :
Points communs entre les quatre planètes gazeuses :