QCM : La Terre dans l’Univers et son âge (30 questions)

Explication

La démarche commence par l’observation et une problématique, puis les hypothèses sont testées avant que leurs résultats servent à construire un modèle. Partir d’un modèle et ne chercher que des observations qui le confirment ne correspond pas à cette démarche, qui prévoit aussi l’invalidation des hypothèses.

Explication

Le principe de parcimonie consiste à retenir le plus petit nombre d’hypothèses nécessaire pour expliquer le phénomène. Multiplier les hypothèses pour couvrir chaque détail va à l’encontre de ce principe.

Explication

Le géocentrisme place la Terre immobile au centre de l’Univers et fait tourner les astres autour d’elle. Placer le Soleil au centre du système solaire caractérise plutôt l’héliocentrisme.

Explication

Le modèle de Ptolémée attribue à ces astres des orbites concentriques autour de la Terre et des mouvements uniformes et circulaires. Des orbites autour du Soleil relèveraient plutôt d’un modèle héliocentrique.

Explication

Un épicycle est un petit cercle que l’astre est supposé parcourir autour de sa position moyenne. Le grand cercle autour de la Terre correspond plutôt à l’orbite principale dans ce modèle.

Explication

L’héliocentrisme place le Soleil immobile au centre du système solaire, avec les astres en mouvement autour de lui. Placer la Terre au centre et faire tourner les astres autour d’elle correspond au géocentrisme.

Explication

Dans le modèle de Copernic, les rétrogradations s’expliquent sans épicycles, ce qui réduit le nombre d’hypothèses par rapport au modèle de Ptolémée. L’ajout d’épicycles caractérise plutôt l’explication ptolémaïque évoquée ici.

Explication

Dans le modèle géocentrique décrit, Vénus reste entre la Terre et le Soleil et apparaît toujours en croissant, alors que l’héliocentrisme permet aussi une phase presque pleine. La phase presque pleine ne découle donc pas du modèle géocentrique présenté.

Explication

En 1610, Galilée observe les phases de Vénus ainsi que des satellites orbitant autour de Jupiter, ce qui le conduit à rejeter l’hypothèse géocentrique. Des satellites en orbite autour de la Terre ne correspondent pas à l’observation rapportée.

Explication

La Lune se déplace d’ouest en est et tourne autour de la Terre dans le sens antihoraire, sur une orbite quasi circulaire dont le plan diffère légèrement de celui de l’écliptique. L’option qui place l’orbite exactement dans le plan de l’écliptique ne tient pas compte de cette légère inclinaison.

Explication

La révolution sidérale dure 27,3 jours, ce qui correspond à environ 27 jours, 7 heures et 43 minutes. La durée d’environ 29,5 jours correspond à la révolution synodique, c’est-à-dire à l’intervalle entre deux phases identiques.

Explication

La rotation de la Lune sur elle-même et sa révolution sidérale autour de la Terre ont toutes deux une durée de 27,3 jours, ce qui explique la présentation du même hémisphère. Une durée de 29,5 jours correspond au mois lunaire, et non à la période de rotation qui produit ce phénomène.

Explication

La révolution synodique est le temps qui s’écoule entre deux phases identiques et dure environ 29,5 jours. La période de 27,3 jours est celle de la révolution sidérale lunaire, pas celle du mois lunaire.

Explication

La nouvelle Lune correspond à la position où la Lune se trouve entre le Soleil et la Terre, alors que la pleine Lune place la Terre entre le Soleil et la Lune. Inverser ces configurations revient à attribuer à chaque phase la disposition de l’autre.

Explication

Entre la nouvelle Lune et la pleine Lune, les phases sont dites croissantes. Les phases décroissantes correspondent à la période qui va de la pleine Lune à la nouvelle Lune.

Explication

Une éclipse est observable lorsque les trois astres sont alignés dans le plan de l’écliptique, mais l’orbite lunaire est légèrement inclinée par rapport à ce plan. Ainsi, les phases seules ne garantissent pas l’alignement nécessaire.

Explication

Une éclipse de Soleil peut se produire à la nouvelle Lune, lorsque la Lune est entre le Soleil et la Terre ; une éclipse de Lune peut se produire à la pleine Lune, lorsque la Lune entre dans le cône d’ombre terrestre. L’option qui associe l’éclipse de Lune à la nouvelle Lune inverse les conditions géométriques requises.

Explication

En 1774, Buffon cherche à estimer l’âge de la Terre en étudiant le refroidissement de boulets chauffés à blanc. L’étude de l’érosion peut concerner l’histoire terrestre, mais ce n’est pas la méthode expérimentale associée à cette démarche.

Explication

Buffon formule d’abord une hypothèse, élabore un protocole, confronte expériences et observations, interprète les résultats et conclut sur la validité de l’hypothèse. Commencer par choisir une hypothèse après l’interprétation inverse l’ordre logique de cette démarche.

Explication

Buffon suppose que la Terre est une sphère pleine de matériaux en fusion qui perd sa chaleur par sa surface, puis extrapole les durées de refroidissement de boulets de fer de plusieurs tailles. L’hypothèse d’une Terre creuse se refroidissant par son centre ne correspond pas à son modèle.

Explication

Le modèle de Kelvin attribue la chaleur terrestre à l’accrétion et son évacuation à la conduction. La convection implique un déplacement de matière et ne fait pas partie du mode d’évacuation retenu dans ce modèle.

Explication

En 1896, Henri Becquerel découvre la radioactivité, dont la désintégration des noyaux produit de la chaleur. La convection est un mode de transfert thermique, pas la découverte attribuée à Becquerel.

Explication

Le temps de demi-vie correspond à la durée au bout de laquelle la moitié des éléments pères radioactifs s’est désintégrée. La formation de tous les éléments fils n’est pas la définition de cette durée.

Explication

Les éléments pères sont les isotopes radioactifs qui se désintègrent, et les éléments fils produits sont dits radiogéniques. L’idée que les éléments pères sont radiogéniques inverse les rôles des deux catégories.

Explication

Les météorites utilisées par Patterson se sont formées avec les autres corps du Système solaire et n’ont pas subi de changements depuis leur formation. Les dater au carbone 14 ne convient pas à cette estimation de l’âge ancien de la Terre.

Explication

Patterson rapporte les quantités de plomb 207 et de plomb 206 au plomb 204 stable, puis utilise les rapports de plusieurs échantillons pour établir une isochrone dont la pente dépend de l’âge. Mesurer une concentration absolue dans un seul échantillon ne correspond pas à cette méthode.

Explication

Après la mort, les échanges avec l’extérieur cessent et le carbone 14 présent décroît par désintégration; sa quantité restante sert à dater l’événement. Mesurer l’azote 14 accumulé pendant la vie ne décrit pas le principe indiqué.

Explication

Le carbone 14 se désintègre en azote 14 stable et permet notamment de dater la mort d’organismes qui avaient intégré du carbone 14 de leur vivant. La datation de roches très anciennes relève de systèmes isotopiques à périodes beaucoup plus longues.

Explication

Le couple rubidium 87-strontium 87 a une période de 48,9 milliards d’années et sert à dater des événements anciens à partir de la pente d’une isochrone. La période de 5 730 ans correspond au carbone 14, adapté à des événements bien plus récents.

Explication

Le couple isotopique doit être adapté à l’âge de l’événement que l’on cherche à mesurer. La quantité de roche disponible, à elle seule, ne détermine pas le domaine de datation approprié.