QCM : Distances et structure de l’Univers (11 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Une astronome affirme qu’une étoile se trouve à 12 années-lumière. Quelle grandeur cette unité exprime-t-elle ?

La distance parcourue par la lumière en douze ans
La durée nécessaire à la lumière pour parcourir un trajet
La vitesse de déplacement de la lumière dans l’espace
La distance qui sépare la Terre du Soleil

La distance parcourue par la lumière en douze ans

Explication

L’année-lumière est une unité de distance : elle correspond à la distance parcourue par la lumière en une année. La durée de trajet confond distance et temps, la vitesse est une autre grandeur, et la distance Terre-Soleil correspond à l’unité astronomique.

2. Pour exprimer la distance moyenne entre la Terre et le Soleil avec une unité adaptée, laquelle faut-il choisir ?

L’unité astronomique
L’année
Le kilomètre par seconde
L’année-lumière

L’unité astronomique

Explication

L’unité astronomique est définie comme la distance qui sépare la Terre du Soleil. L’année-lumière mesure une autre distance astronomique, tandis que l’année est une durée et le kilomètre par seconde une unité de vitesse.

3. Un faisceau lumineux parcourt une très grande distance dans l’espace. Quelle valeur faut-il retenir pour sa vitesse ?

300 000 kilomètres par heure
1,5 × 10⁸ kilomètres par seconde
9,5 × 10¹² kilomètres par seconde
300 000 kilomètres par seconde

300 000 kilomètres par seconde

Explication

La lumière se déplace à 300 000 km/s. La valeur en kilomètres est une distance associée à l’année-lumière, la valeur en kilomètres par heure change d’unité, et 1,5 × 10⁸ km correspond à la distance Terre-Soleil.

4. Des extraterrestres se trouvent à 450 000 années-lumière de la Terre et observent sa lumière aujourd’hui. À quelle époque voient-ils la Terre ?

Telle qu’elle était il y a 300 000 ans
Telle qu’elle sera dans 450 000 ans
Telle qu’elle est au moment de l’observation
Telle qu’elle était il y a 450 000 ans

Telle qu’elle était il y a 450 000 ans

Explication

La lumière met 450 000 ans à parcourir 450 000 années-lumière : les observateurs reçoivent donc une image de la Terre telle qu’elle était 450 000 ans auparavant. L’image ne montre pas le futur, et la valeur de la vitesse de la lumière ne donne pas le retard dans ce cas.

5. Quelle taille caractéristique est associée au diamètre d’une galaxie dans les échelles astronomiques ?

Environ 1 000 000 de kilomètres
Environ 20 milliards de kilomètres
Environ 100 000 années-lumière
Environ 1 000 000 années-lumière

Environ 100 000 années-lumière

Explication

Le diamètre caractéristique d’une galaxie est de l’ordre de 100 000 années-lumière. Un million d’années-lumière correspond plutôt à l’ordre de grandeur de la distance entre deux galaxies.

6. Quel facteur multiplicatif correspond au préfixe micro dans le système métrique ?

10−310^{-3}
10610^{6}
10−610^{-6}
10−910^{-9}

$$10^{-6}$$

Explication

Le préfixe micro correspond à un millionième de l’unité, soit 10−610^{-6}. Le facteur 10−310^{-3} est celui du préfixe milli.

7. Quel est le rôle de la condition 1≤a<101 \leq a < 10 dans l’écriture d’un nombre en notation scientifique ?

Elle garantit que le coefficient est normalisé et que la puissance de dix fixe l’ordre de grandeur.
Elle indique que le nombre décimal doit être compris entre un et dix.
Elle impose que l’exposant soit positif afin de représenter une valeur décimale.
Elle permet de remplacer le coefficient par un entier dans toute écriture scientifique.

Elle garantit que le coefficient est normalisé et que la puissance de dix fixe l’ordre de grandeur.

Explication

Cette condition fixe le coefficient dans l’intervalle adéquat, ce qui rend la notation scientifique normalisée et laisse l’exposant représenter l’échelle du nombre. L’exposant peut aussi être négatif, donc il n’a pas à être positif.

8. En quoi l’arrondi à 10n10^n près diffère-t-il de la détermination d’un ordre de grandeur ?

L’arrondi donne la puissance de dix la plus proche, tandis que l’ordre de grandeur donne la valeur la plus proche à une précision donnée.
L’arrondi donne la valeur la plus proche à une précision donnée, tandis que l’ordre de grandeur donne la puissance de dix la plus proche.
L’arrondi remplace le nombre par son exposant, tandis que l’ordre de grandeur indique le nombre de chiffres conservés.
L’arrondi déplace la virgule selon l’exposant, tandis que l’ordre de grandeur conserve la valeur exacte sous forme décimale.

L’arrondi donne la valeur la plus proche à une précision donnée, tandis que l’ordre de grandeur donne la puissance de dix la plus proche.

Explication

L’arrondi à 10n10^n près consiste à choisir le nombre le plus proche à cette précision, alors que l’ordre de grandeur correspond à la puissance de dix la plus proche. L’option qui attribue à l’arrondi le choix d’une puissance de dix inverse ces deux notions.

9. Pourquoi les étoiles, le gaz et les poussières de l’Univers sont-ils organisés en galaxies, puis en amas de galaxies ?

Parce que le vide sépare chaque étoile de toutes les autres.
Parce que les roches spatiales se transforment en étoiles puis en galaxies.
Parce que la matière est regroupée en structures de plus en plus vastes.
Parce que les planètes attirent les galaxies vers des amas communs.

Parce que la matière est regroupée en structures de plus en plus vastes.

Explication

Les étoiles, le gaz et les poussières se regroupent en galaxies, lesquelles se rassemblent à leur tour en amas de galaxies. Les planètes font partie de systèmes stellaires, mais elles ne sont pas présentées comme la cause du regroupement des galaxies.

10. Une astronome compare deux observations prises à des époques différentes et constate que les galaxies sont plus éloignées les unes des autres avec le temps. Quel modèle permet d’interpréter cette évolution ?

Un Univers cyclique où les galaxies restent à distance constante entre deux phases.
Un Univers en contraction depuis le Big Bang, qui rapproche progressivement les galaxies.
Un Univers statique où les galaxies changent de position sans évolution générale.
Un Univers en expansion depuis le Big Bang, dont les objets s’éloignent progressivement.

Un Univers en expansion depuis le Big Bang, dont les objets s’éloignent progressivement.

Explication

L’éloignement des objets au cours du temps est expliqué par l’expansion de l’Univers, commencée après le Big Bang il y a environ 13,8 milliards d’années. Un modèle statique ne rend pas compte de l’augmentation observée des distances entre les galaxies.

11. Quelle distance correspond à une année-lumière ?

La distance entre deux étoiles voisines de la Voie lactée
La distance parcourue par la lumière en une année
La distance parcourue par la Terre autour du Soleil en une année
La distance moyenne entre la Terre et le Soleil

La distance parcourue par la lumière en une année

Explication

Une année-lumière désigne la distance parcourue par la lumière pendant une année, et vaut environ 9,5×10129,5 \times 10^{12} km. L’unité astronomique, qui constitue le distracteur le plus plausible, correspond à la distance entre la Terre et le Soleil.

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Mémorisez les réponses avec 10 flashcards sur Distances et structure de l’Univers.

Qu’est-ce qu’une année-lumière ?

La distance parcourue par la lumière en une année.

Qu’est-ce qu’une unité astronomique (UA) ?

La distance qui sépare la Terre du Soleil.

À quelle vitesse la lumière se déplace-t-elle ?

À 300 000 km/s.

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