Sciences de l'Univers : du Big Bang aux exoplanètes

Auteur(s) :

Daniel, Jean-Yves (1950-....) Découvrir l'auteur

Résumé

Le contenu de ce cours, regroupant les résultats scientifiques les plus récents, ainsi que son organisation, visent à une meilleure compréhension de l'histoire de la Terre au sein du Système solaire et de l'Univers. Avec des exercices corrigés et des fiches spécialisées. ©Electre 2020

Autre(s) auteur(s)
- Brahic, André (1942-2016)
- Riazuelo, Alain
Éditeur(s)
- De Boeck Supérieur
Date
- DL 2020
Contenu
- Contient les tableaux des unités, constantes et valeurs astronomiques, plus l'alphabet grec
Langues
- Français
Description matérielle
- 1 vol. (XII-289 p.) : ill. en noir et en coul., couv. ill. en coul. ; 27 cm
Sujet(s)
ISBN
- 978-2-8073-2912-6
Indice
- 525 Cosmologie
Quatrième de couverture
- Sciences de l'Univers
  Du Big Bang aux exoplanètes
  Consacré à l'astronomie et à l'astrophysique, cet ouvrage est conçu comme une introduction complète à l'étude de la Terre considérée sous son aspect planétaire. Elle est ainsi replacée dans le cadre général d'un Univers en évolution depuis 13,8 milliards d'années, dans lequel elle est apparue il y a 4,5 milliards d'années en même temps que le système solaire qui l'abrite et avec lequel elle évolue en symbiose depuis cette époque. Les nombreuses thématiques abordées dans cet ouvrage permettent notamment de poser le cadre conceptuel global qui introduit naturellement et plus spécifiquement l'étude de notre planète par les sciences de la Terre dans d'autres ouvrages.
  Cet ouvrage représente l'évolution de la première partie du manuel Sciences de la Terre et de l'Univers - 3^e édition, paru chez Vuibert en 2014, dont le regretté André Brahic était le rédacteur principal. Réaliser Sciences de l'Univers se veut être aussi un hommage des auteurs à la mémoire de leur défunt et éminent collègue et ami.
  ¤ Le premier chapitre, « La place de la Terre dans l'Univers », évoque en particulier la cosmologie et donc l'histoire de l'Univers, dans l'optique d'expliquer la formation des grandes structures qu'il contient et, donc, à plus petite échelle, des galaxies, puis celle des étoiles.
  ¤ Le deuxième chapitre, « Le système solaire et les exo-planètes », est consacré à un survol du système solaire dans toute sa diversité, pour déboucher sur la révolution pour l'astronomie que constitue la découverte en nombre croissant de systèmes planétaires autour d'autres étoiles que notre Soleil.
  ¤ Le troisième chapitre, « La formation et l'évolution du système solaire¤ , aborde les questions complexes de l'histoire et du devenir de ce système, préalable indispensable à l'abord de ces questions pour la Terre elle-même.
  Pour éviter à l'ouvrage un aspect trop formel, la place des équations et des formules a été réduite quand cela était possible et sans appauvrir le contenu scientifique de l'ouvrage. Ainsi, les parties les plus techniques ont fait l'objet de fiches et encadrés spécifiques. Les auteurs ont enrichi leurs propos d'un grand nombre de schémas et d'illustrations en couleur et complété les chapitres par des énoncés d'exercices dont les corrigés figurent à la fin de l'ouvrage.
Tables des matières
- - Sciences de l'univers
  - Du Big Bang aux exoplanètes
  - Jean-Yves Daniel | Alain Riazuelo
  - deboeck supérieur
  - Avant-propos IX
  - 1
    La place de la Terre dans l'Univers
  - 1 Introduction 1
  - 2 La naissance de la raison ou comment notre vision de la place de la Terre à émergé 1
  - 2.1 Les grandes étapes de l'antiquité2
  - 2.2 La mesure de la taille de la Terre, de la distance de la Lune et du Soleil3
  - 2.3 Aristarque, Hipparque et Ptolémée4
  - 2.4 La Renaissance4
  - 2.5 Le XX^e siècle et la naissance de l'astrophysique6
  - 3 Le mouvement de la Terre dans l'espace 6
  - 3.1 Les preuves de la rotation terrestre7
  - 3.1.1. L'effet Coriolis7
  - 3.1.2 Le pendule de Foucault7
  - 3.1.3 L'aplatissement de la Terre8
  - 3.2 Les preuves de la révolution de la Terre autour du Soleil8
  - 3.2.1 L'aberration de la lumière des étoiles8
  - 3.2.2 Les parallaxes stellaires9
  - 3.2.3 L'effet Doppler-Fizeau9
  - 4 La répartition de la matière dans l'Univers 10
  - 4.1 Planètes, étoiles et galaxies10
  - 4.2 La mesure des distances11
  - 4.3 La mesure des âges13
  - 4.4 Le milieu interstellaire et les molécules interstellaires15
  - 4.5 La Galaxie15
  - 4.6 Les galaxies19
  - 4.7 Les amas de galaxies21
  - 4.8 La distribution de la matière visible et du rayonnement à grande échelle22
  - 4.9 L'univers à différentes longueurs d'onde24
  - 5 L'histoire de l'Univers 24
  - 5.1 Pourquoi le ciel est-il noir la nuit ?24
  - 5.2 L'expansion de l'Univers et le principe cosmologique25
  - E1 L'universalité des lois de la physique 25
  - 5.3 La cosmologie : l'Univers comme système physique29
  - 5.4 Matière baryonique, matière noire et énergie noire30
  - E2 À la recherche de la matière noire 31
  - 5.5 Le fond diffus cosmologique32
  - 5.6 L'histoire thermique de l'Univers et de ses premiers instants34
  - E3 Particules et interactions 36
  - 5.6.1 L'ère de Planck ((...))40
  - 5.6.2 L'ère de grande unification ((...))40
  - 5.6.3 L'ère des quarks et l'ère hadronique ((...) )41
  - 5.6.4 L'ère leptonique ((...))41
  - 5.6.5 La nucléosynthèse primordiale ((...))42
  - 5.6.6 L'ère radiative ((...))43
  - 5.6.7 Les âges sombres ((...))43
  - 5.6.8 L'ère stellaire ((...))43
  - 5.7 La part obscurité de la cosmologie moderne43
  - 6 Étoiles et poussières d'étoiles 45
  - 6.1 L'intérieur des étoiles, ou pourquoi le Soleil brille-t-il ?45
  - E4 Équilibre hydrostatique d'une étoile 46
  - 6.2 Le théorème du viriel47
  - E5 Le théorème du viriel et ses applications 47
  - 6.3 L'intérieur des étoiles49
  - 6.4 Les réactions thermonucléaires au centre des étoiles50
  - E6 Réactions thermonucléaires de transformation de l'hydrogène en hélium 50
  - 6.5 La vie des étoiles après la séquence principale52
  - 6.6 La fin de vie des étoiles massives54
  - 6.7 L'évolution des étoiles résumée en un graphique : le diagramme d'Hertzsprung-Russell57
  - 7 La nucléosynthèse des éléments 58
  - 7.1 La nucléosynthèse explosive58
  - 7.2 Lors de la fin de vie des étoiles de faible masse59
  - 7.3 Les supernovae thermonucléaires59
  - 7.4 Les kilonovae60
  - 7.5 La spallation cosmique60
  - 7.6 Une image enfin complète et cohérente61
  - 7.7 Le tableau de Mendeleïev63
  - 7.7.1 Isotopes et stabilité des éléments63
  - 7.7.2 Propriétés chimiques66
  - 7.7.3 Diagramme des phases67
  - 7.7.4 Les classifications géochimiques des éléments68
  - 8 Quelques notions astronomiques importantes 69
  - 8.1 Les lois de Kepler et le mouvement des deux corps69
  - E7 Démonstration des lois de Kepler 70
  - 8.2 Les paramètres orbitaux71
  - 8.3 La vitesse d'évasion73
  - 8.4 Les effets de marée73
  - 8.5 Limite de Roche, orbite synchrone et sphère d'influence76
  - 8.5.1 La limite de Roche76
  - 8.5.2 L'orbite synchrone76
  - 8.5.3 La sphère d'influence76
  - E8 Limite de Roche 77
  - E9 Rayon de l'orbite synchrone 78
  - E10 Sphère d'influence ou limite de stabilité 78
  - 8.6 Les points de Lagrange79
  - 8.7 Les résonances79
  - 8.8 Les occultations81
  - 8.9 La luminosité apparente et absolue des astres - Le concept de magnitude81
  - Exercices 82
  - Fiches
  - 1. Rappels de mécanique classique 83
  - 2. Trous noirs et autres objets compacts 87
  - 3. L'astronomie multi-longueurs d'onde et multi-messagers 88
  - 2
    Le système solaire et les exoplanètes
  - 1 Introduction 99
  - 2 L'exploration spatiale 99
  - 2.1 La course à la Lune et le retour d'échantillons100
  - 2.2 L'observation du Soleil100
  - 2.3 Les missions martiennes100
  - 2.4 Missions vers Mercure et Vénus100
  - 2.5 L'exploration interplanétaire : les sondes Pioneer et Voyager100
  - 2.6 Les missions dédiées au-delà de Mars : Galileo et Cassini101
  - 2.7 Les missions vers les autres corps du système solaire101
  - 3 La Terre au sein du système solaire 102
  - 3.1 La masse de la Terre102
  - E11 Comment Henry Cavendish a « pesé la Terre », et le reste du Système solaire 102
  - 3.2 La rotation de la Terre103
  - 3.2.1 L'obliquité de l'axe de rotation et les saisons103
  - 3.2.2 La rotation de la Terre dans l'espace105
  - 3.2.3 Rotation de la Terre et climat106
  - 3.2.4 Le mouvement du pôle106
  - 3.3 Le champ de gravité terrestre et la forme de la Terre106
  - 4 Le Soleil et ses relations avec la Terre 108
  - E12 Sonder l'intérieur du Soleil à l'aide de l'héliosismologie 109
  - 4.1 La composition chimique du Soleil110
  - 4.2 Les neutrinos solaires111
  - 4.3 L'atmosphère du Soleil112
  - 4.3.1 La photosphère et les taches solaires112
  - 4.3.2 La chromosphère113
  - 4.3.3 La couronne solaire114
  - 4.3.4 Le vent solaire115
  - 4.4 L'activité solaire115
  - 4.4.1 Le cycle solaire115
  - 4.4.2 La constante solaire116
  - 4.5 Les relations Soleil-Terre117
  - 4.5.1 L'irradiation et le bombardement cosmique117
  - 4.5.2 Les relations Soleil-climat118
  - 4.5.3 La température de surface des planètes et l'effet de serre119
  - 5 Les planètes 120
  - 5.1 Caractéristiques physiques des planètes120
  - 5.2 Les deux types de planètes123
  - 5.3 Les planètes telluriques124
  - 5.4 Les planètes géantes126
  - 6 Les satellites et anneaux planétaires 128
  - 6.1 Les satellites de Saturne133
  - 6.1.1 Titan133
  - 6.1.2 Hypérion137
  - 6.1.3 Japet137
  - 6.1.4 Encelade139
  - 6.1.5 Phoebé140
  - 6.1.6 Mimas, Téthys, Dioné et Rhéa141
  - 6.1.7 Les petits satellites de Saturne145
  - 6.2 Les satellites de Jupiter147
  - 6.2.1 Io147
  - 6.2.2 Europe147
  - 6.2.3 Ganymède148
  - 6.2.4 Callisto149
  - 6.3 Les satellites d'Uranus et Neptune150
  - 6.4 Les anneaux des planètes150
  - 6.5 Les anneaux de Saturne151
  - 6.5.1 Structure générale151
  - 6.5.2 Notes historiques154
  - 6.5.3 Un système particulièrement complexe154
  - 6.5.4 L'équinoxe de 2009156
  - 7 Les petits corps du système solaire 157
  - 7.1 Les astéroïdes157
  - 7.2 Les comètes160
  - 7.2.1 Quelques remarques historiques160
  - 7.2.2 Caractéristiques des comètes connues160
  - 7.2.3 L'origine des comètes162
  - 7.3 Les météorites163
  - 7.4 Le milieu interplanétaire et les poussières163
  - 7.5 Pluton et au-delà164
  - 7.6 Au-delà du système solaire168
  - 8 La nouvelle hypothèse d'une neuvième planète 168
  - 9 Les atmosphères planétaires 170
  - 9.1 Structure générale des atmosphères - Le cas de la Terre170
  - 9.1.1 Le rôle de l'altitude170
  - 9.1.2 Le rôle de la température171
  - 9.1.3 Le cas particulier de la vapeur d'eau172
  - 9.2 Les différentes couches atmosphériques172
  - 9.3 La magnétosphère173
  - 9.4 L'atmosphère des planètes telluriques176
  - 9.5 L'atmosphère des satellites et des planètes naines177
  - 9.6 L'atmosphère des planètes géantes178
  - 9.6.1 Atmosphère et météorologie jovienne179
  - 9.6.2 L'atmosphère et la magnétosphère de Saturne181
  - 9.6.3 Les tempêtes de Saturne182
  - 10 L'eau dans l'Univers 184
  - 11 Les planètes extrasolaires 185
  - 11.1 Au-delà du système solaire185
  - 11.2 Une histoire récente186
  - 11.3 Des techniques de détection très variées187
  - 11.3.1 La méthode des vitesses radiales187
  - 11.3.2 La méthode des transits187
  - 11.3.3 La méthode des microlentilles188
  - 11.3.4 La méthode astrométrique190
  - 11.3.5 L'imagerie directe190
  - 11.4 Une diversité inattendue190
  - 11.5 De nouveaux mondes à cerner190
  - 11.6 En attendant de trouver la vie ailleurs192
  - Exercices193
  - Fiche
  - 4. Définition d'une planète 194
  - 3
    La formation et l'évolution du système solaire
  - 1 Introduction 197
  - 2 Création ou éternité ? 198
  - 3 Quelques faits d'observation 201
  - 3.1 La régularité des orbites planétaires202
  - 3.2 La rotation lente du Soleil202
  - 3.3 La composition chimique du système solaire202
  - 3.4 Les similitudes entre les systèmes de satellites et les systèmes de planètes203
  - 3.5 L'âge de la Terre et du système solaire203
  - 3.6 La cratérisation203
  - 3.7 Les météorites et les méthodes de datation204
  - 3.8 Les rapports isotopiques205
  - 3.9 Les astéroïdes205
  - 3.10 Les comètes206
  - 3.11 Les anneaux206
  - 3.12 Quelques fausses pistes207
  - 3.13 L'observation des sites de formation d'étoiles208
  - 3.14 Les disques circumstellaires211
  - 4 Un scénario de la formation des planètes 211
  - 4.1 L'effondrement d'un nuage interstellaire211
  - E13 Former des étoiles par instabilité gravitationnelle 213
  - 4.2 Les inconnues de la formation stellaire214
  - 4.3 De l'effondrement au disque protoplanétaire215
  - 4.4 D'un disque de gaz à un disque de planètes216
  - 4.4.1 La formation des grains216
  - 4.4.2 La formation des agrégats216
  - 4.4.3 La barrière du mètre et la formation des planétésimaux217
  - 4.4.4 La formation des embryons planétaires217
  - 4.5 La formation des planètes terrestres218
  - 4.6 La formation des planètes géantes218
  - 4.7 Les migrations planétaires et le scénario du Grand Tack220
  - 4.8 L'évolution ultérieure : le Grand Bombardement tardif221
  - 4.9 La formation des satellites et des anneaux222
  - 4.10 Résumé : les grande étapes de la formation du système solaire223
  - 5 La formation de la Lune 224
  - 5.1 La théorie de la fission225
  - 5.2 La théorie de la capture225
  - 5.3 La théorie des planètes jumelles225
  - 5.4 Un impact géant225
  - 6 L'évolution des planètes 226
  - 6.1 La différenciation226
  - 6.2 Activité interne et flux de chaleur227
  - 6.3 Les traceurs de l'intérieur des astres229
  - 6.3.1 La sismologie229
  - 6.3.2 Le magnétisme229
  - 6.3.3 La mécanique céleste231
  - 6.4 La structure interne de la Terre232
  - 6.5 L'intérieur des autres planètes et satellites232
  - 7 Le volcanisme 235
  - 7.1 Le volcanisme terrestre235
  - 7.2 Le volcanisme lunaire236
  - 7.3 Le volcanisme de Mercure237
  - 7.4 Le volcanisme vénusien237
  - 7.5 Le volcanisme martien239
  - 7.6 Io, lieu du plus intense volcanisme du système solaire241
  - 7.7 Le cryovolcanisme d'Encelade, Triton et Pluton244
  - 7.8 L'hypothétique volcanisme des petits corps du système solaire246
  - 8 La cratérisation 248
  - 8.1 Le processus géologiquement dominant sur le long terme248
  - 8.2 La physique des impacts249
  - 8.3 Variations en fonction du corps impacté252
  - 8.4 Chronomètres planétaires256
  - 8.5 L'impactisme sur Terre258
  - 9 Mécanismes d'érosion 260
  - 10 Formation et évolution des atmosphères, vapeurs des planètes 263
  - 10.1 Origine et survie des atmosphères263
  - 10.2 L'atmosphère et la vie264
  - 11 L'évolution à long terme du système solaire 265
  - 11.1 Le futur de la Terre et du Soleil265
  - 11.2 L'évolution dynamique : stabilité et chaos267
  - Exercices269
  - Solutions des exercices 271
  - Bibliographie 277
  - Index278
  - Unités, constantes et valeurs astronomiques290
Origine de la notice:
- Abes ;
- Abes ;
- Electre