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Enseignement scientifique 1re

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Le repaire des initiés




5
Proxima Centauri

Déterminer la masse d'une étoile transformée chaque seconde en énergie à partir de la donnée de la puissance rayonnée


Proxima Centauri C est l’étoile la plus proche du système solaire. Cette étoile, beaucoup plus petite et plus froide que notre Soleil, rayonne une puissance d’environ 6,9×10236\text{,}9 \times 10^{23} W.


Questions


1. Calculez l’énergie rayonnée chaque seconde par Proxima Centauri (en joule).



2. À l’aide de la relation d’Einstein, calculez la masse équivalente perdue chaque seconde par Proxima Centauri.

B
Des ensoleillements journaliers différents

Interpréter des résultats et en tirer des conclusions.

Version initiale (le coin des experts exercice 10) ici.

Questions

1. Expliquer l’intérêt de la construction d’un diagramme l’ensoleillement d’un point à la surface de la Terre. Rappeler le lien entre la hauteur du Soleil et la puissance de l’énergie solaire reçue en surface.


2. Décrire l’évolution de l’ensoleillement au cours de l’année. Relier la hauteur maximale du Soleil au cours d’une journée à l’inclinaison de la Terre par rapport au Soleil.

ES4._LDP_INF1

Tracé de la trajectoire apparente du Soleil en France.

4
Des planètes sans saison

Sur un schéma, identifier les configurations pour lesquelles la puissance reçue par une surface est maximale ou minimale


Questions

Les huit planètes du système solaire présentent des inclinaisons de leur axe de rotation bien différentes.

1. Rappelez la conséquence de l’inclinaison de 23,5° de l’axe de rotation de la Terre sur l’ensoleillement des hémisphères au cours d’une année.


2. En justifiant la réponse par un schéma, identifiez les planètes présentant des saisons peu marquées (pratiquement absentes). Caractérisez une planète qui présenterait une absence complète de saisons.
Couleurs
Formes
Dessinez ici


3. À l’aide d’un schéma, proposez des conséquences attendues pour Uranus.
Couleurs
Formes
Dessinez ici

Représentation des huit planètes du système solaire avec leurs axes de rotation respectifs.

Les échelles relatives ne sont pas respectées.
Représentation des huit planètes du système solaire avec leurs axes de rotation respectifs.

A
Une anomalie de température

Analyser des données de température

Version initiale (l'atelier des apprentis exercice 1) ici.

Arrêt sur image de l’animation de GLOBE Observer décrivant une anomalie des températures au cours de la journée du 21 août 2017.
Arrêt sur image de l’animation de GLOBE Observer décrivant une anomalie des températures au cours de la journée du 21 août 2017.

GLOBE Observer est un réseau mondial citoyen participatif. Au cours de l’été 2017, les données de température collectées par les citoyens américains participant au projet ont permis de visualiser une anomalie thermique.


Questions

1. Décrire par un court texte les résultats obtenus.


2. Proposer une (ou des) hypothèse(s) pour expliquer ces observations.

Ressource complémentaire - solution en image

7
Inégale répartition de l’énergie solaire entre l’équateur et les pôles

Concevoir un protocole expérimental


Questions

1. Réalisez un schéma d’un protocole expérimental testant cette hypothèse. La distance Terre-Soleil est de 149,6×106149\text{,}6 \times 10^{6} km et le rayon terrestre de 6 371 km.
Couleurs
Formes
Dessinez ici


2. Présentez les résultats de votre expérience et concluez.

Une idée répandue est que la différence de température moyenne de surface entre les pôles et l’équateur est liée à une distance au Soleil plus ou moins grande.


Liste du matériel disponible :

  • une lampe de poche ;
  • un mètre ruban ;
  • un smartphone muni de l’application Phyphox.

3
Les variations saisonnières selon les villes

Traduire des informations sous forme graphique

Version experts (C) ici.


Questions

1. Représentez sur un même graphique la durée de la journée ainsi que la hauteur du Soleil à midi au solstice d’été en fonction de la latitude.
Déduisez-en l’effet de la latitude sur la réception d’énergie solaire pour ce jour de l’année.

Lancer le module Geogebra
2. Même question pour le solstice d’hiver.

Lancer le module Geogebra

Ville Latitude Durée de la journée au solstice d'été Hauteur du soleil à midi au solstice d'été Durée de la journée au solstice d'hiver Hauteur du Soleil à midi au solstice d'hiver
Lille
50° 38' 16 h 15 min 62,8° 7 h 45 min 15,9°
Paris
48° 50' 15 h 48 min 64,6° 8 h 02 min 17,7°
Dijon 47° 19' 15 h 44 min 66,1° 8 h 16 min 19,2°
Lyon
45° 46' 15 h 32 min 67,7° 8 h 28 min 20,8°
Bordeaux
44° 50' 15 h 24 min 68,6° 8 h 36 min 21,7°
Marseille
43° 17' 15 h 13 min 70,2 ° 8 h 47 min 23,3°
Ajaccio
41° 55' 15 h 03 min 71,5 ° 8 h 57 min 24,6°
Tableau de relevés de certains paramètres d’ensoleillement dans différentes villes françaises.

6
Caractéristiques du globe et répartition de l’énergie solaire

Restituer et organiser ses connaissances


La puissance solaire reçue par unité de surface terrestre dépend de l’heure, du moment de l’année, de la latitude.


Question

Présentez les caractéristiques du globe terrestre permettant d’expliquer les variations de la puissance solaire reçue par unité de surface et ses conséquences. Complétez le tableau en consignant les caractéristiques du globe et ses conséquences sur la répartition de l’énergie solaire à la surface de la Terre.

Caractéristiques Conséquences

8
Variations climatiques passées

Saisir des informations et les mettre en relation


Au cours des 400 000 dernières années, le climat de la Terre a connu des variations : des périodes glaciaires alternant avec des périodes interglaciaires.


Question

À l’aide de vos connaissances mises en relation avec les documents proposés, apportez une explication à certaines des variations climatiques passées enregistrées sur les 400 000 dernières années.


Excentricité de l’orbite terrestre et ses variations.

Elle caractérise le degré d'aplatissement de l'ellipse par rapport à un cercle.
2
Excentricité de l’orbite terrestre et ses variations.

Évolution de la température moyenne à la surface du globe au cours des 400 000 dernières années.
1
Évolution de la température moyenne à la surface du globe au cours des 400 000 dernières années.
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