Enseignement scientifique 1ʳᵉ
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Des éléments chimiques communs entre l'Univers et le vivant
Abondances comparées des éléments dans l'Univers, sur Terre et dans le vivant — programme de 1ère (thème : Une longue histoire de la matière)
À propos de cette page
Cette activité de compréhension sur « Des éléments chimiques communs entre l'Univers et le vivant » en première entraîne à lire, analyser et répondre à des questions en enseignement scientifique. Elle suit le programme officiel de première. Au programme : Atomes et éléments chimiques : rappels, Abondance des éléments dans l'Univers, Composition chimique de la Terre, Composition chimique des êtres vivants. Lis le document, réponds puis vérifie immédiatement tes réponses pour progresser. Un bon moyen de travailler la méthode, d'enrichir son vocabulaire et de préparer les contrôles. Ressource gratuite proposée par un professeur particulier à Marseille pour réussir en enseignement scientifique en première.
1Lis ce texte scientifique, puis réponds aux questions.
La spectroscopie, passeport chimique des étoiles
En 1814, le physicien allemand Joseph von Fraunhofer remarqua que le spectre de la lumière solaire était parsemé de centaines de raies sombres. Ces raies, qui portent aujourd'hui son nom, restèrent inexpliquées pendant plusieurs décennies. C'est en 1859 que Gustav Kirchhoff et Robert Bunsen comprirent leur origine : en traversant l'atmosphère du Soleil, la lumière blanche émise par son cœur chaud est absorbée sélectivement par les atomes de cette atmosphère, à des longueurs d'onde précises et caractéristiques de chaque élément.
Cette découverte fut révolutionnaire. Pour la première fois, il devenait possible de connaître la composition chimique d'un astre sans avoir à s'y rendre. En comparant les longueurs d'onde des raies solaires à celles mesurées en laboratoire pour différents éléments, les astronomes identifièrent la présence de nombreux éléments terrestres dans le Soleil : fer, calcium, sodium, magnésium… En 1868, une raie à 587,6 nm ne correspondait à aucun élément connu. Elle fut attribuée à un élément nouveau, baptisé hélium, du grec Hélios (Soleil). L'hélium ne fut découvert sur Terre qu'en 1895.
Aujourd'hui, la spectroscopie nous permet également de mesurer la vitesse des galaxies par l'effet Doppler : si une galaxie s'éloigne, ses raies sont décalées vers le rouge (redshift). C'est grâce à cette technique qu'Edwin Hubble, en 1929, put montrer que l'Univers est en expansion.
En 1814, le physicien allemand Joseph von Fraunhofer remarqua que le spectre de la lumière solaire était parsemé de centaines de raies sombres. Ces raies, qui portent aujourd'hui son nom, restèrent inexpliquées pendant plusieurs décennies. C'est en 1859 que Gustav Kirchhoff et Robert Bunsen comprirent leur origine : en traversant l'atmosphère du Soleil, la lumière blanche émise par son cœur chaud est absorbée sélectivement par les atomes de cette atmosphère, à des longueurs d'onde précises et caractéristiques de chaque élément.
Cette découverte fut révolutionnaire. Pour la première fois, il devenait possible de connaître la composition chimique d'un astre sans avoir à s'y rendre. En comparant les longueurs d'onde des raies solaires à celles mesurées en laboratoire pour différents éléments, les astronomes identifièrent la présence de nombreux éléments terrestres dans le Soleil : fer, calcium, sodium, magnésium… En 1868, une raie à 587,6 nm ne correspondait à aucun élément connu. Elle fut attribuée à un élément nouveau, baptisé hélium, du grec Hélios (Soleil). L'hélium ne fut découvert sur Terre qu'en 1895.
Aujourd'hui, la spectroscopie nous permet également de mesurer la vitesse des galaxies par l'effet Doppler : si une galaxie s'éloigne, ses raies sont décalées vers le rouge (redshift). C'est grâce à cette technique qu'Edwin Hubble, en 1929, put montrer que l'Univers est en expansion.
2Questions
Q1 Qui a découvert les raies sombres dans le spectre solaire, et à quelle date ?
Q2 Comment Kirchhoff et Bunsen ont-ils expliqué ces raies sombres en 1859 ?
Les atomes de l'atmosphère stellaire absorbent des longueurs d'onde spécifiques.Q3 Pourquoi la découverte de la spectroscopie a-t-elle été révolutionnaire pour l'astronomie ?
Elle a permis de connaître la composition chimique des étoiles sans y aller physiquement, en analysant les raies d'absorption de leur lumière.Q4 Comment l'hélium a-t-il été découvert, et que signifie son nom ?
Une raie inconnue dans le spectre solaire (587,6 nm) a été attribuée à un nouvel élément nommé d'après Hélios, le Soleil.Q5 D'après le texte, quelle autre information les astronomes peuvent-ils obtenir grâce à la spectroscopie (au-delà de la composition chimique) ?
L'effet Doppler sur les raies spectrales permet de mesurer la vitesse de déplacement des galaxies.Voir le corrigé
- Fraunhofer
- absorption — Les atomes de l'atmosphère stellaire absorbent des longueurs d'onde spécifiques.
- Réponse libre — exemple : Elle a permis de connaître la composition chimique des étoiles sans y aller physiquement, en analysant les raies d'absorption de leur lumière.
- raie à 587,6 nm — Une raie inconnue dans le spectre solaire (587,6 nm) a été attribuée à un nouvel élément nommé d'après Hélios, le Soleil.
- vitesse — L'effet Doppler sur les raies spectrales permet de mesurer la vitesse de déplacement des galaxies.
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