QCM : La Terre dans l’Univers (9 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Un calculateur doit exprimer la distance Terre-Soleil en unités astronomiques et en kilomètres. Parmi les propositions suivantes, lesquelles sont exactes ?

En unités astronomiques, la distance Terre-Soleil vaut environ dix U.A., soit 150 millions de kilomètres.
La distance Terre-Soleil correspond à environ une unité astronomique, soit 15 millions de kilomètres.
La distance Terre-Soleil correspond à environ une unité astronomique, soit 150 millions de kilomètres.
La distance Terre-Soleil correspond à environ une unité astronomique, soit 1,5 milliard de kilomètres.
La distance Terre-Soleil correspond à environ une unité astronomique, soit 1,5 million de kilomètres.

La distance Terre-Soleil correspond à environ une unité astronomique, soit 150 millions de kilomètres.

Explication

La distance Terre-Soleil est d’environ une unité astronomique, ce qui représente 150 millions de kilomètres. Dix unités astronomiques, 15 millions de kilomètres, 1,5 milliard de kilomètres et 1,5 million de kilomètres ne donnent pas cette équivalence.

2. Une astronome compare des observations prises à plusieurs moments de l’année, tandis que la Terre tourne autour du Soleil. Concernant la parallaxe, cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

La parallaxe s’observe lorsque la Terre tourne autour de la Lune au cours de l’année.
Les étoiles proches paraissent se déplacer par rapport aux étoiles lointaines au fil des observations.
Les étoiles lointaines paraissent se déplacer davantage que les étoiles proches par rapport au fond du ciel.
Les étoiles proches semblent fixes entre elles, tandis que les étoiles lointaines changent de position apparente.
Le déplacement apparent des étoiles proches par rapport aux étoiles lointaines permet d’évaluer leur distance.

Les étoiles proches paraissent se déplacer par rapport aux étoiles lointaines au fil des observations. · Le déplacement apparent des étoiles proches par rapport aux étoiles lointaines permet d’évaluer leur distance.

Explication

Les étoiles proches présentent un déplacement apparent relatif aux étoiles lointaines lorsque la Terre se déplace autour du Soleil, ce qui permet d’estimer leur distance. Les étoiles lointaines semblent plutôt fixes les unes par rapport aux autres, et le mouvement de référence est celui de la Terre autour du Soleil, non de la Lune.

3. Deux galaxies sont comparées à partir de leur distance et de leur diamètre indiqués. Quelles sont les réponses exactes au sujet de la galaxie d’Andromède et de la Voie lactée ?

La Voie lactée se trouve à environ 2,5 millions d’années-lumière de la Terre.
Le diamètre d’Andromède dépasse celui de la Voie lactée selon les valeurs indiquées.
La Voie lactée mesure approximativement 120 000 années-lumière de diamètre.
Le diamètre d’Andromède est estimé à environ 130 000 années-lumière.
Andromède se trouve à environ 2,5 millions d’années-lumière de nous.

Le diamètre d’Andromède dépasse celui de la Voie lactée selon les valeurs indiquées. · La Voie lactée mesure approximativement 120 000 années-lumière de diamètre. · Le diamètre d’Andromède est estimé à environ 130 000 années-lumière. · Andromède se trouve à environ 2,5 millions d’années-lumière de nous.

Explication

Andromède est située à 2,5 millions d’années-lumière et son diamètre est d’environ 130 000 années-lumière; la Voie lactée mesure environ 120 000 années-lumière. Andromède est donc la plus grande des deux selon ces estimations. La distance de 2,5 millions d’années-lumière correspond à Andromède, et non à la Voie lactée.

4. Deux étoiles ont la même luminosité absolue, mais l’une est plus éloignée de l’observateur. Parmi les propositions suivantes concernant les luminosités, laquelle(s) est(sont) exacte(s) ?

La luminosité absolue correspond à l’énergie rayonnée par l’étoile.
Deux étoiles de même luminosité absolue ont la même distance à l’observateur.
La luminosité apparente dépend de la distance séparant l’étoile de l’observateur.
La luminosité apparente décrit l’énergie totale rayonnée indépendamment de la distance.
L’étoile la plus éloignée peut présenter une luminosité apparente différente de l’autre.

La luminosité absolue correspond à l’énergie rayonnée par l’étoile. · La luminosité apparente dépend de la distance séparant l’étoile de l’observateur. · L’étoile la plus éloignée peut présenter une luminosité apparente différente de l’autre.

Explication

La luminosité absolue correspond à l’énergie rayonnée, tandis que la luminosité apparente dépend de la distance à l’étoile. Deux étoiles de même luminosité absolue peuvent être à des distances différentes et présenter des luminosités apparentes différentes. L’égalité des luminosités absolues n’implique donc pas l’égalité des distances.

5. Concernant le spectre lumineux des étoiles, quelles propositions sont exactes ?

Plus une étoile est chaude, plus elle émet des rayons de basse énergie.
L’énergie émise par une étoile est proportionnelle à sa température.
Le spectre d’une étoile peut comporter des bandes d’absorption parmi les longueurs d’onde observées.
Le spectre lumineux d’une étoile présente des bandes d’émission à la place des bandes d’absorption.
Les bandes d’absorption caractérisent le spectre lumineux des planètes plutôt que celui des étoiles.

Le spectre d’une étoile peut comporter des bandes d’absorption parmi les longueurs d’onde observées.

Explication

Une étoile plus chaude émet des rayons de plus haute énergie, et l’énergie qu’elle émet est proportionnelle à la quatrième puissance de sa température. Son spectre lumineux peut aussi présenter des bandes d’absorption. Les rayons de basse énergie et une simple proportionnalité à la température ne décrivent pas les propriétés indiquées.

6. Deux galaxies se trouvent à des distances respectives dd et 3d3d ; selon la loi de Hubble, cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

La vitesse d’éloignement de la galaxie située à dd vaut HdHd.
La galaxie située à 3d3d s’éloigne à une vitesse de H/3dH/3d.
La vitesse d’éloignement à la distance 3d3d vaut HdHd.
La galaxie située à 3d3d s’éloigne à une vitesse de 3Hd3Hd.
La vitesse d’éloignement de la galaxie située à dd vaut d/Hd/H.

La vitesse d’éloignement de la galaxie située à $$d$$ vaut $$Hd$$. · La galaxie située à $$3d$$ s’éloigne à une vitesse de $$3Hd$$.

Explication

La loi de Hubble est V=HdV=Hd : à la distance dd, la vitesse vaut HdHd, et à 3d3d, elle vaut 3Hd3Hd. Les autres expressions inversent le rapport ou ne tiennent pas compte du facteur trois.

7. À propos de l’âge de l’Univers, quelles sont les propositions exactes ?

L’âge de l’Univers est estimé à environ 13,8 milliards d’années.
L’âge de l’Univers est estimé à environ 1,38 milliard d’années.
L’âge de l’Univers est souvent arrondi à environ 14 milliards d’années.
L’âge de l’Univers est estimé à environ 4,6 milliards d’années.
L’âge de l’Univers est estimé à environ 138 milliards d’années.

L’âge de l’Univers est estimé à environ 13,8 milliards d’années. · L’âge de l’Univers est souvent arrondi à environ 14 milliards d’années.

Explication

L’estimation indiquée est d’environ 13,8 milliards d’années, soit environ 14 milliards d’années après arrondi. Les valeurs de 4,6, 138 et 1,38 milliards d’années ne correspondent pas à cette estimation.

8. Une équipe compare l’origine de la composition cosmique et la formation d’étoiles dans des nuages de gaz. Parmi les propositions suivantes, lesquelles sont exactes ?

Les étoiles d’une même pouponnière se forment avec des compositions chimiques différentes.
La nucléosynthèse primordiale a produit principalement 75 % d’hélium et 25 % d’hydrogène.
La nucléosynthèse primordiale a produit principalement de l’hydrogène, représentant environ 75 %.
Les premiers atomes se sont formés par nucléosynthèse primordiale après environ un milliard d’années.
Les premiers atomes apparaissent par nucléosynthèse primordiale après un million d’années.

La nucléosynthèse primordiale a produit principalement de l’hydrogène, représentant environ 75 %. · Les premiers atomes apparaissent par nucléosynthèse primordiale après un million d’années.

Explication

La nucléosynthèse primordiale a formé principalement de l’hydrogène, à environ 75 %, et les premiers atomes sont situés après un million d’années. Les étoiles d’une même pouponnière ont une composition chimique similaire ; les proportions inversées et le délai d’un milliard d’années sont erronés.

9. Une réaction stellaire présente une perte de masse de 2 kg2\,\text{kg}. Concernant l’énergie créée et la production des éléments lourds, quelles propositions sont exactes ?

Avec une perte de masse de 2 kg2\,\text{kg}, l’énergie créée vaut 2c2 J2c^2\,\text{J}.
La production stellaire d’éléments lourds se déroule pendant l’évolution normale, mais pas en phase explosive finale.
Dans les étoiles de la séquence principale, l’hélium fusionne pour former du carbone.
La production stellaire d’éléments lourds se déroule en phase explosive finale, mais pas pendant l’évolution normale.
Les éléments lourds sont produits pendant l’évolution normale des étoiles et lors de phases explosives finales.

Avec une perte de masse de $$2\,\text{kg}$$, l’énergie créée vaut $$2c^2\,\text{J}$$. · Les éléments lourds sont produits pendant l’évolution normale des étoiles et lors de phases explosives finales.

Explication

La relation E=mc2E=mc^2 donne, pour une perte de masse de 2 kg2\,\text{kg}, E=2c2 JE=2c^2\,\text{J}. Dans les étoiles de la séquence principale, c’est l’hydrogène qui fusionne pour former de l’hélium, et non l’hélium qui forme du carbone. Les éléments lourds sont produits à la fois pendant l’évolution normale et lors de la nucléosynthèse explosive des phases finales, et non dans une seule de ces étapes.

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Quel est le périmètre approximatif de la Terre ?

Environ 40 000 km.

À quelle phase lunaire une éclipse de Lune peut-elle se produire ?

À la pleine Lune.

Quel est le rayon approximatif de la Lune ?

1 737 km.

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