QCM : Calculs astronomiques du rayonnement solaire — 11 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle grandeur définit l’excentricité orbitale d’une ellipse ?

L’angle entre le plan orbital et l’axe de rotation terrestre
Le rapport entre la distance des foyers et la longueur du grand axe
La durée séparant le périhélie de l’aphélie
Le rapport entre le petit axe et la distance moyenne au Soleil

Le rapport entre la distance des foyers et la longueur du grand axe

Explication

L’excentricité est définie par le rapport de la distance entre les foyers à la longueur du grand axe, et celle de l’orbite terrestre vaut environ 0,0167. L’inclinaison concerne l’orientation de l’axe terrestre et ne décrit pas la forme de l’orbite.

2. Quelle est la définition de la vitesse orbitale de la Terre selon la seconde loi de Kepler ?

La vitesse à laquelle la Terre tourne sur son axe, mesurée en degrés par heure.
La vitesse de rotation de la Terre sur elle-même, déterminée par la durée du jour.
La vitesse à laquelle la Terre se déplace autour du Soleil, inversement proportionnelle à sa distance au Soleil.
La vitesse de la Terre lors de son passage au périhélie, liée à la distance au Soleil.

La vitesse à laquelle la Terre se déplace autour du Soleil, inversement proportionnelle à sa distance au Soleil.

Explication

La vitesse orbitale de la Terre varie en fonction de sa distance au Soleil, conformément à la seconde loi de Kepler, ce qui signifie qu'elle est inversement proportionnelle à cette distance. La réponse correcte reflète cette relation, contrairement aux autres options qui concernent la rotation terrestre ou des notions incorrectes.

3. Comment varie la vitesse orbitale de la Terre lorsqu’elle se rapproche du Soleil ?

Elle s’annule momentanément, car la Terre atteint une distance minimale
Elle augmente, car le rayon Soleil-Terre balaie des aires égales en des temps égaux
Elle diminue, car la distance parcourue sur l’orbite devient plus courte
Elle reste constante, car l’orbite terrestre possède une faible excentricité

Elle augmente, car le rayon Soleil-Terre balaie des aires égales en des temps égaux

Explication

La seconde loi de Kepler implique qu’une aire égale est balayée en un temps égal, ce qui rend la vitesse plus élevée lorsque la Terre est plus proche du Soleil. Une faible excentricité réduit la variation de vitesse, mais ne la supprime pas.

4. Quelle est la valeur actuelle de l’excentricité orbitale de la Terre autour du Soleil ?

0,1
0,045
0,016708634
0,5

0,016708634

Explication

La valeur précise de l’excentricité orbitale de la Terre est actuellement de 0,016708634. Les autres options représentent des valeurs incorrectes ou des excentricités plus élevées, non représentatives de l’orbite terrestre.

5. Par rapport à quel plan la déclinaison solaire est-elle mesurée ?

Par rapport au plan de l’équateur terrestre
Par rapport à l’horizon mathématique du lieu
Par rapport au plan de l’écliptique terrestre
Par rapport au méridien local de l’observateur

Par rapport au plan de l’équateur terrestre

Explication

La déclinaison solaire est l’angle formé par la direction Terre-Soleil avec le plan de l’équateur terrestre. Le méridien local sert de référence à l’angle horaire, qui est une grandeur différente.

6. Quelle est la principale fonction de la déclinaison solaire dans l'étude des mouvements du Soleil par rapport à la Terre ?

Elle indique la position du Soleil par rapport à l'horizon local.
Elle calcule la vitesse orbitale de la Terre autour du Soleil.
Elle permet de déterminer l'angle entre la direction Terre-Soleil et le plan de l'équateur terrestre.
Elle mesure la distance entre la Terre et le Soleil à un moment donné.

Elle permet de déterminer l'angle entre la direction Terre-Soleil et le plan de l'équateur terrestre.

Explication

La déclinaison solaire indique l'angle entre la direction Terre-Soleil et le plan de l'équateur terrestre, ce qui est essentiel pour comprendre la variation de la position du Soleil dans le ciel. La distance ou la vitesse orbitale ne sont pas directement liées à cette déclinaison.

7. À quelle période la déclinaison solaire est-elle positive ?

Du 20 mars au 22 septembre, autour du printemps et de l’été boréaux
Pendant toute l’année, car la direction Terre-Soleil reste dans l’hémisphère nord
Du 22 septembre au 20 mars, autour de l’automne et de l’hiver boréaux
Autour du 21 décembre, lorsque la déclinaison atteint sa valeur minimale

Du 20 mars au 22 septembre, autour du printemps et de l’été boréaux

Explication

La déclinaison solaire est positive du 20 mars au 22 septembre et négative pendant la période complémentaire. Le 21 décembre correspond plutôt à son minimum annuel, et non à une période de déclinaison positive.

8. À quelle période de l'année la durée astronomique du jour atteint-elle son maximum dans l'hémisphère nord ?

Entre le 2 et le 5 janvier, au périhélie.
Entre le 3 et le 6 juillet, à l'aphélie.
Vers le 21 juin, lors du solstice d'été.
Vers le 21 décembre, lors du solstice d'hiver.

Vers le 21 juin, lors du solstice d'été.

Explication

La durée du jour est maximale lors du solstice d'été, vers le 21 juin, lorsque le Soleil atteint sa déclinaison maximale dans l'hémisphère nord. La période entre le 2 et le 5 janvier correspond au périhélie, mais elle n'affecte pas directement la durée du jour.

9. En quoi l'angle horaire et le temps solaire vrai diffèrent-ils dans leur utilisation pour déterminer la position du Soleil ?

L'angle horaire est utilisé uniquement pour la navigation, tandis que le temps solaire vrai sert à calculer la durée du jour.
L'angle horaire varie avec la saison, alors que le temps solaire vrai reste constant tout au long de l'année.
L'angle horaire est une mesure géographique, alors que le temps solaire vrai est une mesure astronomique indépendante de la position géographique.
L'angle horaire mesure la position du Soleil par rapport au méridien local, tandis que le temps solaire vrai indique l'heure exacte basée sur la position du Soleil dans le ciel.

L'angle horaire mesure la position du Soleil par rapport au méridien local, tandis que le temps solaire vrai indique l'heure exacte basée sur la position du Soleil dans le ciel.

Explication

L'angle horaire indique la position du Soleil par rapport au méridien local, ce qui permet de déterminer l'heure solaire vraie. Le temps solaire vrai est une mesure de l'instant basé sur cette position, mais ils diffèrent dans leur représentation : l'un est un angle, l'autre une heure.

10. Qui est crédité de la formule approchée de Cooper pour calculer la déclinaison solaire en degrés ?

Le mathématicien français Pierre-Simon Laplace au XVIIIe siècle
L'astronome britannique Sir George Biddell Airy au XIXe siècle
L'astronome américain John Cooper en 1969
Le physicien allemand Albert Einstein en 1915

L'astronome américain John Cooper en 1969

Explication

La formule de Cooper pour la déclinaison solaire a été proposée par l'astronome américain John Cooper en 1969. Les autres options ne sont pas associées à cette formule spécifique.

11. Quelles sont les principales causes de variation de la coordonnée horizontale du Soleil au cours de la journée ?

La rotation de la Terre sur son axe et la position du Soleil dans le ciel.
La vitesse orbitale de la Terre et la déclinaison solaire.
L'inclinaison de l'axe terrestre et la distance Terre-Soleil.
L'inclinaison de l'axe terrestre et l'angle horaire du Soleil.

L'inclinaison de l'axe terrestre et la distance Terre-Soleil.

Explication

La variation de la coordonnée horizontale du Soleil est principalement due à la rotation de la Terre sur son axe, qui modifie la position apparente du Soleil dans le ciel au cours de la journée. La position du Soleil dans le ciel influence directement l'azimut solaire, qui est la coordonnée horizontale.

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Qu'est-ce que l'excentricité orbitale ?

C'est le rapport de la distance des foyers à la longueur du grand axe de l'ellipse.

Excentricité orbitale

Rapport foyers/longueur grand axe, ~0,017.

Quelle est l'inclinaison de l'axe polaire terrestre par rapport à la normale à l'écliptique ?

Elle est d'environ 23,5°.

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