Notions fondamentales à connaître

Définition

• Univers : ensemble de tous les astres, galaxies, gaz et poussières existant.
• Système solaire : ensemble de planètes tournant autour du Soleil.
• Galaxie : regroupement d'étoiles, gaz et poussières (ex : la Voie lactée).
• Amas de galaxies : regroupement de milliers de galaxies.
• Atome : plus petite unité constitutive de la matière.
• Nucléons : particules du noyau (protons et neutrons).
• Électron : particule négative gravitant autour du noyau atomique.
• Cohésion : force qui maintient ensemble les éléments de la matière.

L’Univers et le Système solaire

La formation de l’Univers

• L'Univers est né du big bang il y a environ 13,7 milliards d’années.
• L'Univers est en expansion constante.

La formation du Système solaire

• Formation il y a 4,6 milliards d’années à partir d'un nuage de gaz (hydrogène, hélium) et de poussières.
• Naissance du Soleil par fusion nucléaire.
• Formation des planètes :
• Telluriques (rocheuses) : Mercure, Vénus, Terre, Mars.
• Gazeuses : Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune.

À retenir

• La vie sur Terre apparaît il y a environ 3,5 milliards d’années.
• Homo sapiens est apparu il y a environ 200 000 ans.

La structure de l’Univers

• L'Univers est essentiellement vide, mais contient :
• Étoiles
• Gaz
• Poussières
• Roches

Les unités de distance en astronomie

Définition

• Unité astronomique (ua) : distance Terre-Soleil ≈ 150 millions de kilomètres.
• Année-lumière (al) : distance parcourue par la lumière en un an ≈ 9,5 × 10¹² km.

Exemple

• Largeur du Système solaire : ≈ 100 ua.
• Distance du Soleil à Proxima du Centaure : 4,2 années-lumière.

Astuce

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• L’Univers et le Système solaire

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La continuité de la matière dans l’Univers

De l'infiniment petit à l'infiniment grand

• Les atomes sont les unités de base de toute matière.
• Les molécules sont des assemblages d'atomes.
• Les cellules (êtres vivants) sont formées de molécules.

À retenir

• Un atome mesure environ (10^{-10}\,\text{m}).
• Une cellule mesure environ (10^{-5}\,\text{m}).
• Le Système solaire ≈ (10^{13}\,\text{m}).

Cohésion de la matière

• Les atomes sont maintenus par l’interaction électrostatique (charges opposées qui s’attirent).
• À grande échelle, la gravitation lie les planètes au Soleil.

Définition

Cohésion : force qui maintient ensemble des éléments constituants la matière.

Continuité de la matière

• Les mêmes éléments chimiques (hydrogène, carbone, oxygène, azote) se retrouvent dans les êtres vivants et dans les étoiles.
• Ces éléments ont été formés par fusion nucléaire dans les étoiles.

À retenir

• La loi de conservation de Lavoisier : « Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme ».
• L’infiniment petit et l’infiniment grand obéissent en grande partie aux mêmes lois physiques.

Astuce

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Les constituants de l’atome

Le noyau de l’atome

• Situé au centre de l’atome.
• Composé de :
• Protons (charge positive).
• Neutrons (charge neutre).

À retenir

• Le noyau est 100 000 fois plus petit que l’atome lui-même.
• La masse de l’atome est concentrée dans son noyau.

Définition

Nucléon : particule du noyau atomique (proton ou neutron).

Les électrons

• Électrons : particules négatives tournant autour du noyau.
• Leur mouvement maintient l’équilibre électrostatique.

À retenir

• Un atome est globalement neutre : nombre d'électrons = nombre de protons.

Exemple

• Le chlore (Cl) :
• (Z = 17) (17 protons → 17 électrons).
• (A = 35) (nucléons).
• Nombre de neutrons (= A - Z = 18).

Schéma récapitulatif

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À maîtriser pour le brevet

• Expliquer la formation de l’Univers et du Système solaire.
• Connaître la structure de l’Univers (galaxies, amas).
• Savoir utiliser l'unité astronomique et l’année-lumière.
• Comprendre la cohésion et la continuité de la matière.
• Décrire la structure d’un atome (protons, neutrons, électrons).
• Utiliser les notations (Z) (numéro atomique) et (A) (nombre de masse).