Classe 1ère Thème 2 : Le rayonnement solaire

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Le soleil et la fusion nucléaire I.1.

Fusion nucléaire au cœur du soleil L’origine de la très grande quantité d’énergie rayonnée par le Soleil est la fusion nucléaire des atomes d’hydrogène en hélium.

Cette fusion se produit dans les étoiles comme le Soleil ou règne une température d’environ 15 millions de °C. I.2.

Principe d’équivalence masse-énergie Le bilan des différentes étapes de fusion de l’hydrogène en hélium 4 peut se résumer ainsi : Données : • m( 11𝐻)= 4 11𝐻 → 42𝐻𝑒 + 2 01𝑒 1,672 62 × 10–27 kg • m( 42𝐻𝑒)= 6,646 48 × 10–27 kg •m( 01𝑒)= 9,109 × 10–31 kg m(réactifs) = 4 × m( 11𝐻) = 4 × 1,672 62 × 10–27 = 6,690 48 × 10–27 kg 0 –27 –31 –27 m(produits) = m( 4 2𝐻𝑒) + 2 × m( 1𝑒) = 6,646 48 × 10 + 2× 9,109 ×10 = 6,648 30 ×10 kg La masse des produits est inférieure à la masse des réactifs (contrairement à une réaction chimique).

Ou est passée la partie de la matière manquante ? ✓ L’énergie produite par le Soleil correspond en fait à une infime partie de sa masse se transformant en énergie, au cours de la fusion nucléaire.

Donc cette production d’énergie s’accompagne d’une perte de masse du Soleil.

Le lien entre le dégagement d’énergie et la perte de masse se calcule en utilisant la formule établie en 1905 par Albert Einstein 1 Classe 1ère Thème 2 : Le rayonnement solaire Année scolaire 2025/2026 En 1900, Henry Poincaré publie un article dans lequel il affirme qu’un rayonnement peut être considéré comme un fluide fictif de masse équivalente à m = E/c².

La formule E = mc² apparaît pour la première fois. En 1905, Albert Einstein va plus loin et suggère que lorsqu’un corps matériel perd une énergie E par rayonnement ou par chaleur, sa masse décroit alors d’une valeur égale à E/c². II Rayonnement émis par le Soleil 1) Unité de la température absolue : le kelvin La température la plus basse possible dans l’Univers est – 273°C, c’est une limite, appelée le « zéro absolu.

L’unite de la temperature dans le système international est le degré Kelvin de symbole : K, tel que : Tous les corps matériels émettent un rayonnement électromagnétique dont les caractéristiques dépendent de leur température.

Ce faisant, ils perdent de l’énergie par rayonnement. Des corps très froids (par exemple des nuages de gaz et de poussière interstellaires qui ont une température d’environ 10 kelvins, soit –263 °C) émettent un rayonnement électromagnétique situé dans le domaine des micro-ondes. Les corps plus chauds émettent des rayonnements de longueurs d’onde plus courtes.

S’ils sont assez chauds, ils peuvent émettre des rayonnements visibles (un morceau de fer chauffée au rouge, par exemple). 2 Classe 1ère Thème 2 : Le rayonnement solaire Année scolaire 2025/2026 Spectre d’émission d’un corps noir Un corps noir, en physique est un objet « modèle » qui absorberait tout le rayonnement qu’il reçoit.

Un tel corps émet un rayonnement qui ne dépend que de sa température (loi de Planck). Les étoiles, dont le Soleil, se comportent de manière assez similaire à un corps noir.

Il est donc possible de déduire leur température de surface à partir de leur spectre. 3 Classe 1ère Thème 2 : Le rayonnement solaire Année scolaire 2025/2026 Dans le cadre du modèle du corps noir, le spectre du rayonnement émis par le Soleil dépend uniquement de la valeur de la température à sa surface. Tous les spectres.... »