QCM : Univers et système solaire (32 questions)

Explication

Une unité astronomique correspond à la distance moyenne entre la Terre et le Soleil, soit environ 150 millions de kilomètres. Les valeurs en milliards de kilomètres décrivent une année-lumière, tandis que l’année-lumière n’est pas l’unité correspondant à la distance Terre-Soleil.

Explication

Une année-lumière est une unité de distance : elle mesure le trajet de la lumière pendant une année terrestre, environ 9 461 milliards de kilomètres. La confondre avec une durée ou avec le trajet orbital de la Terre revient à mélanger des notions distinctes.

Explication

Les observatoires étudient le spectre et l’intensité du rayonnement céleste, mais l’atmosphère filtre une partie du rayonnement reçu au sol. Attribuer ce filtrage au spectre stellaire ou à un télescope spatial confond l’origine du phénomène ou le type d’observatoire.

Explication

Selon la loi de Wien, une hausse de température déplace le maximum vers une fréquence plus élevée et une longueur d’onde plus courte. Inverser ces évolutions, ou faire varier fréquence et longueur d’onde dans le même sens, ne respecte pas cette relation.

Explication

Les atomes ionisés émettent des longueurs d’onde particulières qui constituent une signature des éléments présents dans les étoiles. La température, la luminosité globale et le filtrage atmosphérique sont des notions distinctes de cette identification atomique.

Explication

La matière ordinaire compose notamment les atomes, la matière vivante, les étoiles et les planètes, et peut participer aux quatre interactions fondamentales. Les particules invisibles renvoient à la matière noire, tandis que les autres choix excluent à tort des constituants ou des interactions.

Explication

La matière noire est définie par son absence d’émission et de réflexion de la lumière, qui la rend indétectable directement. L’antimatière se distingue par ses antiparticules, et l’invisibilité ne signifie pas une absence d’effet gravitationnel.

Explication

Les trois indices cités sont le mirage gravitationnel, la vitesse de rotation des étoiles dans les galaxies et le fond diffus cosmologique. L’émission lumineuse, les antiparticules et le décalage vers le rouge ne constituent pas les trois indices énumérés.

Explication

Une particule et son antiparticule ont la même masse, mais des charges électriques opposées. Les autres réponses inversent cette relation, soit pour la masse, soit pour la charge, soit pour les deux.

Explication

L’effet Doppler-Fizeau est une variation apparente de la fréquence d’une onde émise par une source en mouvement par rapport à un observateur fixe. Une fréquence modifiée n’implique pas que la vitesse de la source ait changé.

Explication

En astrophysique, le décalage vers le rouge correspond à des fréquences plus basses et indique l’éloignement des amas, signe de l’expansion de l’Univers. Les hautes fréquences correspondent à une autre direction de décalage, et un rapprochement ne justifie pas la conclusion d’expansion.

Explication

La loi de Hubble-Lemaître établit une proportionnalité entre la distance d’une galaxie et sa vitesse d’éloignement : l’amas le plus distant s’éloigne donc plus vite. Les autres choix inversent ou effacent cette relation, ou confondent éloignement et rapprochement.

Explication

La loi donne $V = H.d$ ; en remplaçant par les valeurs, $V = 20 \times 3 = 60$ unités de vitesse. L’addition, la division et l’emploi d’une constante dix fois plus petite ne respectent pas la formule.

Explication

Le début de la dilatation de l’Univers remonte à environ 13,6 milliards d’années, avec une incertitude de 0,3 milliard d’années. La valeur de 9 milliards d’années correspond à la formation du système solaire, tandis que les autres dates concernent des étapes ultérieures.

Explication

Lorsque la température passe sous $10^9$ °C, la nucléosynthèse primordiale forme des noyaux à partir des protons et des neutrons. La formation des étoiles et la transparence de l’Univers surviennent à d’autres étapes, tandis que les premières particules apparaissent bien plus tôt.

Explication

L’Univers devient transparent à 380 000 ans, ce qui permet à la lumière de se propager et laisse le rayonnement fossile comme trace. La nucléosynthèse primordiale a lieu vers 100 secondes, et les deux autres durées renvoient à des étapes beaucoup plus tardives.

Explication

Après l’apparition des grains dans le disque, se forment les planétésimaux, puis les embryons planétaires et les planètes, avant les migrations planétaires. Les autres réponses déplacent les migrations dans la séquence ou inversent les étapes de croissance.

Explication

La gravité entraîne la migration des éléments lourds vers le centre et des éléments légers vers la périphérie. Inverser ces migrations, supposer une répartition homogène ou placer les éléments lourds dans le manteau ne correspond pas à cette différenciation.

Explication

La différenciation terrestre forme un noyau interne, un noyau externe, un manteau et une croûte. La nébuleuse et les planétésimaux renvoient à la formation planétaire, tandis que l’atmosphère ne remplace pas une couche de cette structure interne.

Explication

La Lune se forme à la suite de l’impact d’un corps de la taille de Mars, il y a 4,36 Ga. La migration des éléments lourds relève de la différenciation, et le dégazage explique la formation de l’atmosphère primitive.

Explication

Le Soleil est une étoile située dans l’un des bras de la Voie Lactée. Le qualifier de planète confond sa catégorie d’astre, le placer hors de la galaxie contredit sa localisation, et le prendre pour une galaxie confond deux échelles astronomiques.

Explication

L’énergie du Soleil est produite par des réactions de fusion thermonucléaire. La fission correspond à un autre processus nucléaire, tandis que la combustion chimique et la contraction gravitationnelle ne sont pas le mécanisme indiqué.

Explication

La loi des orbites de Kepler décrit chaque orbite planétaire comme une ellipse ayant le Soleil à l’un de ses foyers. Le cercle rappelle le modèle antérieur de Copernic, le centre confond foyer et centre, et la parabole n’est pas la forme prescrite.

Explication

La loi des aires affirme que le segment Soleil-planète balaie des aires égales pendant des durées égales. Des distances égales confondent longueur parcourue et aire, tandis que les autres réponses introduisent une variation incompatible avec cette règle.

Explication

La loi des périodes établit que le rapport entre le cube du demi-grand axe et le carré de la période est constant pour les planètes et indépendant de leur masse. La seconde réponse inverse les puissances, la troisième remplace le rapport par un produit et la dernière ajoute une dépendance à la masse.

Explication

Les planètes telluriques du système solaire interne sont Mercure, Vénus, la Terre et Mars. Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune sont les géantes gazeuses externes; les autres listes mélangent les deux groupes.

Explication

Un satellite naturel est un astre en orbite autour d’un corps plus grand que lui. Une planète est ici confondue avec un satellite, une comète n’est pas définie par cette relation, et la dernière réponse inverse les tailles relatives.

Explication

Les comètes à courte période ont une période inférieure à 200 ans et une orbite proche du plan de l’écliptique. Les comètes longues dépassent 200 ans et suivent des orbites très inclinées, souvent à grande distance.

Explication

Une météorite est un astéroïde qui a percuté la Terre. « Astéroïde » désigne le corps avant cette condition, tandis qu’un satellite naturel orbite un corps plus grand et qu’une comète est une autre catégorie d’objet.

Explication

Les noyaux plus lourds que le fer se forment lors d’explosions de supernovae par capture rapide de neutrons. La fusion au cœur des étoiles produit les éléments jusqu’au fer, la capture lente ne correspond pas au mécanisme indiqué et la fission n’est pas le processus décrit.

Explication

La compression gravitationnelle peut échauffer et ioniser le gaz; si la température et la pression sont suffisantes, des réactions thermonucléaires conduisent à une étoile. Le gaz atomique peut former une planète, tandis que l’ionisation sans conditions suffisantes ne garantit pas le déclenchement de ces réactions.

Explication

Les météorites indifférenciées sont des chondrites : elles contiennent des chondres et leur composition est proche de celle de la Terre dans son ensemble. Les achondrites sont associées à une composition proche des gabbros, tandis que les deux autres catégories ne correspondent pas aux caractéristiques données.