11.E : Les planètes géantes (exercices)

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Pour une exploration plus approfondie

Des articles

Jupiter

Aguirre, Edwin. « Hubble zoome sur la nouvelle tache rouge de Jupiter. » Sky & Telescope (août 2006) : 26.

Beatty, J. « Into the Giant ». Sky & Telescope (avril 1996) : 20. Sur la sonde Galileo.

Beebe, R. « La reine des tempêtes géantes ». Sky & Telescope (octobre 1990) : 359. Excellente critique du Red Spot.

Johnson, T. « La mission Galilée sur Jupiter et ses lunes ». Scientific American (février 2000) : 40. Résultats sur Jupiter, Io, Ganymède et Callisto.

Simon, A. « La tache rouge pas si grande ». Sky & Telescope (mars 2016) : 18. Sur la façon dont l'énorme tempête sur Jupiter évolue avec le temps.

Smith, B. « Le voyage du siècle ». National Geographic (août 1990) : 48. Superbe résumé de la mission Voyager sur les quatre planètes extérieures.

Stern, S. « Jupiter de près et de façon personnelle ». Astronomie (août 2007) : 28. Lors du survol de la mission New Horizons en février 2007.

Saturne

Gore, R. « L'énigme des anneaux ». National Geographic (juillet 1981) : 3. Reportage haut en couleur sur la mission Voyager.

McEwen, A. « Cassini dévoile Saturne. » Astronomie (juillet 2006) : 30. Rapport sur les deux premières années de découvertes dans le système de Saturne.

Spilker, L. « La révolution de Saturne ». Astronomie (octobre 2008) : 34. Sur les résultats de la mission Cassini.

Talcott, R. « Les douces surprises de Saturne ». Astronomie (juin 2007) : 52. Sur les résultats de la mission Cassini.

Uranus et Neptune

Cowling, T. « Big Blue : les mondes jumeaux d'Uranus et de Neptune ». Astronomie (octobre 1990) : 42. Belle et longue revue des deux planètes.

Gore, R. « Neptune : la dernière émission d'images du voyageur ». National Geographic (août 1990) : 35.

Lunine, J. « Neptune à 150 ans ». Sky & Telescope (septembre 1996) : 38. Belle critique.

Sites Web

Jupiter

Exploration du système solaire de la NASA : http://Solarsystem.nasa.gov/planets/jupiter

Site de Nine Planets : http://nineplanets.org/jupiter.html

Site des sciences planétaires : http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary...piterpage.html

Saturne

Exploration du système solaire de la NASA : http://Solarsystem.nasa.gov/planets/saturn

Site de Nine Planets : http://nineplanets.org/saturn.html

Site des sciences planétaires : http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary...aturnpage.html

Uranus

Exploration du système solaire de la NASA : http://Solarsystem.nasa.gov/planets/uranus

Site de Nine Planets : http://nineplanets.org/uranus.html

Site des sciences planétaires : http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary...ranuspage.html

Neptune

Exploration du système solaire de la NASA : http://Solarsystem.nasa.gov/planets/neptune

Site de Nine Planets : http://nineplanets.org/neptune.html

Site des sciences planétaires : http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary...ptunepage.html

Missions

Site de la mission Cassini au Jet Propulsion Lab : http://saturn.jpl.nasa.gov/index.cfm

Site de la mission Cassini-Huygens de l'Agence spatiale européenne : http://sci.esa.int/cassini-huygens/

Site de la mission Galileo de la NASA : http://Solarsystem.nasa.gov/galileo/

Mission Juno de la NASA à Jupiter : http://www.nasa.gov/mission_pages/ju...ain/index.html

Site de la mission Voyager au Jet Propulsion Lab : http://voyager.jpl.nasa.gov/

Vidéos

Cassini : 15 ans d'exploration : https://www.youtube.com/watch?v=2z8fzz_MBAw. Résumé visuel rapide des points forts de la mission (2:29).

Au pays de l'enchantement : l'histoire épique de la mission de Cassini vers Saturne : https://www.youtube.com/watch?v=Vx135n8VFxY. Une conférence illustrée inspirante de Carolyn Porco, scientifique principale de Cassini Mission Imagining (1:37:52).

Jupiter : la plus grande planète : http://www.youtube.com/watch?v=s56pxa9lpvo. Produit par le Goddard Space Flight Center de la NASA et Science on a Sphere (7:29).

Activités de groupe collaboratives

Un nouveau membre du Congrès a demandé à votre groupe d'étudier pourquoi la sonde Galileo lancée dans l'atmosphère de Jupiter en 1995 n'a survécu que 57 minutes et s'il s'agissait d'un exemple de terrible scandale. Dressez une liste de toutes les raisons pour lesquelles la sonde n'a pas duré plus longtemps et pourquoi elle n'a pas été rendue plus durable. (N'oubliez pas que la sonde a dû faire du stop jusqu'à Jupiter !)
Sélectionnez l'une des planètes joviennes et organisez votre groupe pour écrire un script pour un bulletin météo d'actualité nocturne pour la planète que vous avez choisie. Assurez-vous de préciser à peu près la hauteur de l'atmosphère de la région pour laquelle vous présentez le rapport.
Selon votre groupe, quelle devrait être la prochaine étape pour en savoir plus sur les planètes géantes ? Laissez de côté les considérations financières : quel type de mission recommanderiez-vous à la NASA pour en savoir plus sur ces mondes géants ? Quel monde ou quels mondes devraient bénéficier de la plus haute priorité et pourquoi ?
Supposons qu'un astronome extrêmement dévoué (et un peu fou) se porte volontaire pour devenir une sonde humaine sur Jupiter (et parvienne d'une manière ou d'une autre à survivre vivant au voyage dans la magnétosphère de Jupiter). En pénétrant dans la haute atmosphère de Jupiter, tomberait-elle plus vite ou plus lentement qu'elle ne le ferait en faisant le même saut suicidaire dans l'atmosphère de la Terre solide ? Les groupes qui ont une certaine formation en algèbre pourraient même calculer la force qu'elle ressentirait par rapport à la force sur Terre. (Question complémentaire : si elle était dans une capsule, qu'elle tombait d'abord dans les pieds de Jupiter, et que le plancher de la capsule était muni d'une balance, quel serait son poids par rapport à son poids sur Terre ?)
Est-ce que vous ou un membre de votre groupe vous porteriez volontaire pour une mission à sens unique et à vie vers une station spatiale orbitant autour de l'une des géantes gazeuses sans jamais pouvoir retourner sur Terre ? Quels sont les défis d'une telle mission ? Faut-il laisser toute exploration du système solaire externe à des sondes spatiales sans pilote ?

Questions de révision

Quels sont les principaux défis liés à l'envoi de sondes vers les planètes géantes ?
Pourquoi est-il difficile de lancer une sonde comme Galilée ? Comment les ingénieurs ont-ils résolu ce problème ?
Expliquez pourquoi l'observation visuelle des géantes gazeuses n'est pas suffisante pour déterminer leurs périodes de rotation et quelles preuves ont été utilisées pour déduire les périodes correctes.
Quelles sont les saisons sur Jupiter ?
Quelle est la conséquence du fait que l'axe de spin d'Uranus se trouve à 98° de la perpendiculaire à son plan orbital ?
Décrivez les saisons de la planète Uranus.
Aux pressions qui règnent à l'intérieur de Jupiter, décrivez l'état physique de l'hydrogène qui s'y trouve.
Lequel des géants gaziers possède le plus grand noyau glacé ou rocheux par rapport à sa taille totale ?
Dans le contexte des planètes géantes et des conditions qui règnent à leur intérieur, qu'entend-on par « roche » et « glace » ?
Quelle est la principale source de chaleur interne de Jupiter ?
Décrivez la source de chaleur intérieure de Saturne.
Quelle planète possède le champ magnétique le plus fort, et donc la plus grande magnétosphère ? Quelle en est la source ?
De quoi sont composés les nuages visibles sur les quatre planètes géantes et pourquoi sont-ils différents les uns des autres ?
Comparez la circulation atmosphérique (météo) des quatre planètes géantes.
Quelles sont les principales sources de chaleur atmosphérique de chacune des planètes géantes ?
Pourquoi les niveaux supérieurs de l'atmosphère de Neptune apparaissent-ils en bleu ?
En quoi les tempêtes sur Jupiter diffèrent-elles des systèmes orageux de la Terre ?

Questions de réflexion

Décrivez les différences dans la composition chimique des parties internes et externes du système solaire. Quelle est la relation entre la composition des planètes et la température à laquelle elles se sont formées ?
Comment les planètes géantes sont-elles devenues si grandes ?
Jupiter est plus dense que l'eau, mais il est principalement composé de deux gaz légers, l'hydrogène et l'hélium. Qu'est-ce qui rend Jupiter aussi dense qu'elle l'est ?
Vous attendriez-vous à trouver de l'oxygène libre dans l'atmosphère des planètes géantes ? Pourquoi ou pourquoi pas ?
Pourquoi une brochure touristique (du futur) décrivant les sites naturels les plus spectaculaires des planètes géantes devrait-elle être révisée plus souvent qu'une brochure destinée aux planètes terrestres ?
Les nuages d'eau que l'on pense être présents sur Jupiter et Saturne existent à des températures et des pressions similaires à celles des nuages de l'atmosphère terrestre. Qu'est-ce que ce serait de visiter un tel endroit sur Jupiter ou Saturne ? En quoi l'environnement serait-il différent de celui des nuages de la Terre ?
Décrivez les différents processus qui génèrent d'importantes sources de chaleur interne pour Jupiter et Saturne. Puisque ces deux objets génèrent une grande partie de leur énergie en interne, devraient-ils être appelés étoiles plutôt que planètes ? Justifiez votre réponse.
Faites des recherches sur la mission Galileo. Quels problèmes techniques se sont produits entre le lancement de la mission et l'arrivée de l'engin dans le système de Jupiter, et comment les ingénieurs de mission y ont-ils fait face ? (Les bonnes sources d'information incluent les articles sur l'astronomie et le ciel et le télescope, ainsi que le site Web de la mission.

Se débrouiller par vous-même

Combien de fois plus de pression existe-t-il à l'intérieur de Jupiter par rapport à celle de la Terre ?
Calculez la vitesse du vent au bord de la grande tache sombre de Neptune, qui mesurait 10 000 km de diamètre et tournait en 17 jours.
Calculez le nombre de Terres qui rentreraient dans les volumes de Saturne, d'Uranus et de Neptune.
Lorsque le vaisseau spatial Voyager a pénétré dans le système solaire externe, l'éclairage solaire a diminué. Par rapport à la situation sur Terre, quelle est la luminosité de la lumière solaire sur chacune des planètes joviennes ?
Les ions des parties internes de la magnétosphère de Jupiter tournent à la même période que Jupiter. Calculez à quelle vitesse ils se déplacent sur l'orbite de la lune de Jupiter Io (voir annexe G). Ces ions frapperont-ils Io par derrière ou par devant lorsqu'il se déplace autour de Jupiter ?