S3: La fenêtre d’habitabilité.
Pour être habitable, une planète doit être à la bonne distance de son étoile = dans la fenêtre d’habitabilité.
Problématique: Comment déterminer la fenêtre d’habitabilité.
Vie →Eau liquide →Température →Énergie reçue →Distance au soleil
On définit la fenêtre d’habitabilité d’une planète comme la zone autour d’une étoile où les températures sont compatibles avec la présence d’eau liquide. Il faudra aussi tenir compte de la masse de la planète qui devra être suffisante pour retenir son atmosphère et considérer que de l’eau liquide peut exister en profondeur sous la glace de planètes gelées en surface.
Démarche: Comment évolue l’énergie reçue en fonction de la distance au soleil.
Modèle expérimental et résultats:
Exploitation des résultats:
L’énergie solaire reçue diminue avec la distance à la source suivant une fonction mathématique du type: E= F*(1/ D²) avec E = énergie reçue, D = distance à la source et F = constante (flux d’énergie rayonné par la source)
On peut alors construire un modèle prédisant la température d’une planète X à une distance D de son étoile (voir ci dessous)
http://solarsystem.colorado.edu/applets/planetTemp/index.html
En comparant la température théorique (issue du modèle) avec la température de surface réelle (doc3 p.21) on s’est rendu compte qu’il y avait pour certaines planètes des différences qui s’expliquent par le fait que d’autres paramètres jouent sur la température.
Ainsi “La température de surface d’une planète dépend de la distance au Soleil (…) mais elle dépend aussi de la présence d’une atmosphère riche en gaz à effet de serre (vapeur d’eau,CO2,CH4…) capable d’absorber les radiations infra rouges émises par la planète chauffée par le Soleil. C’est pourquoi les planètes possédant une telle atmosphère ont une température au sol supérieure à leur température théorique (déterminée à partir de leur distance au Soleil)”
Schéma explicatif de l’effet de serre qui réchauffe la surface de la planète
D’après le modèle et sans tenir compte de l’effet de serre, la fenêtre d’habitabilité du soleil est comprise entre 0,56UA et 1,05 UA (= distances pour lesquelles la température est comprise entre 5°C et 110°C). Vénus et la Terre sont dans la fenêtre d’habitabilité mais sur Vénus, l’effet de serre s’est emballé.
Bilan: Nous avons vu que l’énergie solaire reçue diminue de façon inversement proportionnelle au carré de la distance au soleil; nous pouvons alors déterminer la zone d’habitabilité qui est fonction de l’énergie rayonnée.
“On définit donc la zone d’habitabilité d’une planète comme la zone autour d’une étoile où les températures sont compatibles avec la présence d’eau liquide. Il faudra aussi prendre compte de la masse de la planète qui devra être suffisante pour retenir son atmosphère et considérer que de l’eau en peut exister profondeur sous la glace de planètes gelées en surface (Encélade)”.
Rachelle V et Haïria M
avec la participation Julia A et Laury A (paragraphes entre “…”)
Relecture: A Martinet
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