Exemple Grand Oral Physique

« xThéo ATTONATY TG7 Comment l’ombre d’une planète peut-t-elle nous donner de nombreuses informations à son propos ? Introduction : On dispose de nombreux moyens pour étudier une planète à l’aide de sa lumière : Une simple étude visuelle ou alors la spectrophotométrie qui permet de connaître la composition de l’atmosphère ainsi que la vitesse de l’astre.

Mais quand une planète s’aligne dans l’axe de la terre et d’une étoile lointaine considéré comme fixe, un nouvel outil arrive à notre disposition : les occultations d’étoiles.

En effet, dans cette configuration il est possible d’étudier l’ombre de la planète projetée sur la terre.

L’alignement doit s’effectuer en différé : si la lumière met 5 heures pour effectuer la distance terre-planète, alors la terre doit se retrouver dans l’axe 5 heures après l’occultation par la planète.

I) Pour étudier le diamètre : 1) Si on connaît la distance de l’astre par rapport au soleil, on peut connaître sa vitesse par la formule : v =√ G m s R .

Puis en mesurant le temps t d’occultation, on en déduit le diamètre de la planète.

Ce qui fait la puissance de cette méthode c’est qu’il n’y a pas besoin d’apercevoir la planète pour en mesurer son diamètre, un seul pixel qui varie en luminosité suffit.

Il est donc possible d’observer des planètes au diamètre apparent minuscule sans déployer des moyens colossaux.

2) Pour des planètes très lointaine, la diffraction de la lumière permet aussi de connaître le diamètre de la planète.

Comme l’étoile est encore plus lointaine, sa lumière constitue une source ponctuelle et à l’échelle astronomique : la planète (ou l’astéroïde) est très petite.

On va donc pouvoir observer des taches de diffractions sur la terre.

De plus a = 2 Dλ l , comme un connaît la distance terre-planète, la longueur d’onde du faisceau et la taille des taches de diffractions projeté sur la terre.

On en déduit la largeur de l’astre.

II) Pour étudier son atmosphère : 3) Cependant quand la planète est munie d’une atmosphère le passage de la luminosité de 100 % à 0 % se fait plus lentement.

Par exemple, c’est avec étonnement que l’équipe de Larry Wassermann, chargé d’étudié une occultation par Pluton a observé que cette planète à une atmosphère.

Mais cette décroissance progressive de la luminosité n’est pas majoritairement dû à l’opacité de l’atmosphère qui absorbe les rayons.

Ils sont en effet plus déviés qu’absorbé.

Avec la loi de Snell-Descartes :n1×sin θ1= n2×sin θ2 et en sachant que l’indice de réfraction est proportionnel à la pression, on comprend que plus les rayons passent par le bas de l’atmosphère, plus leurs angles de réfraction seront élevés.

En étudiant la courbe d’évolution de la luminosité en fonction du temps on peut donc en plus déduire avec une grande précision la pression de l’atmosphère (ordre du microbar ).. »