Grand oral de physique chimie
Publié le 29/05/2024
Extrait du document
«
Grand oral de physique chimie
au delà du cercle polaire, dans des endroits les plus froids et isoles de la planète se déroule
l’un des plus beau spectacles du monde, les aurores boréales, et c’est ce sue je suis partie vous
expliquer.
Les aurores polaires fascinent, captivent, et parfois terrifient les êtres Humains depuis des
milliers d'années.
Longtemps considéré comme un phénomène surnaturel, ces récits apprirent
aux Hommes à respecter, craindre et vénérer ces lumières dans le ciel.
Tandis que ces histoires
ont glissé dans le domaine du mythe et des légendes, notre compréhension du phénomène
s'affine, et nous savons à présent qu'elles trouvent leur origine dans l'interaction entre des
particules provenant du Soleil et les molécules de gaz de l'atmosphère.
J'ai toujours été
émerveillée par les aurores polaires.
Je souhaitais comprendre les phénomènes physiques
expliquant la formation de ces trainées, draperies et voiles lumineux multicolores illuminant
le ciel à de rares endroits et occasions, et surtout comprendre pourquoi ne peuvent-elle pas
être observé depuis ma résidence, ou dans un autre endroit quelconque.
Le programme traitant de la dualité onde-corpuscule de la lumière m'a permis d'en amorcer la
compréhension, que je compte présenter en premier lieu par l'observation purement factuelle
des aurores polaires, de la précision des phénomènes et mécanismes physique impliqués dans
leur formation et leur coloration, avant de terminer avec les conditions les plus propices à la
contemplation de cet embrasement féérique du ciel nocturne au niveau des pôles.
Développement : 1.
Il est tout d'abord essentiel de savoir
les aurores boréales, également connues sous le noms d'aurores polaires dans l’hémisphère
nord et aurores australes dans l'hémisphère sud, sont des phénomènes lumineux spectaculaires
qui se produisent dans des régions polaires de la terre.
Elle illuminent le ciel nocturne avec
des couleurs vives et dansantes, créant un spectacle céleste envoûtant.
Les aurores boréales trouvent leur origine dans l'interaction entre le vent solaire et le champ
magnétique de la Terre.
Le vent solaire est un flux constant de particules chargées,
principalement des électrons et des protons, émis par le Soleil.
Ces particules se déplacent à
des vitesses élevées à travers l'espace et peuvent parcourir des distances astronomiques.
Lorsque le vent solaire atteint la magnétosphère de la Terre, il est canalisé vers les régions
polaires par le champ magnétique terrestre.
La magnétosphère agit comme un bouclier
protecteur, déviant une grande partie du vent solaire autour de la Terre, mais permettant aux
particules chargées d'entrer en contact avec l'atmosphère terrestre aux pôles.
Une fois que les particules chargées du vent solaire entrent en contact avec l'atmosphère
terrestre, elles interagissent avec les atomes et les molécules présents dans la haute
atmosphère.
Les particules chargées transfèrent leur énergie cinétique aux électrons des
atomes d'oxygène et d'azote, les excitant à des niveaux énergétiques supérieurs.
Lorsque les électrons excités retournent à leur état fondamental, ils libèrent l'énergie sous
forme de lumière.
Cette émission de lumière est ce que nous percevons comme une aurore
boréale.
Les différentes couleurs observées dans les aurores boréales sont le résultat de
l'interaction entre les particules chargées et les différents types d'atomes et de molécules dans
l'atmosphère terrestre.
En résumé, les aurores boréales sont le résultat de l'interaction entre les particules chargées du
vent solaire et le champ magnétique de la Terre, qui canalisent ces particules vers les régions
polaires où elles interagissent avec les atomes et les molécules de l'atmosphère terrestre,
créant ainsi les magnifiques spectacles lumineux que nous observons.
Après avoir examiné les aspects purement factuels de l'observation des
aurores polaires, il est maintenant temps de plonger plus profondément
dans les phénomènes et mécanismes physiques qui sont à l'origine de leur
formation et de leur coloration.
Comprendre ces processus complexes
nous permettra d'apprécier pleinement la magnificence des aurores
boréales et de saisir la manière dont les interactions entre le vent solaire,
le champ magnétique terrestre et l'atmosphère terrestre donnent
naissance à ce spectacle céleste fascinant.
Developemnt 2
La dualité onde-particule est un principe de base de la physique quantique qui suggère que les
particules, comme les électrons et les photons, peuvent avoir à la fois des propriétés d'ondes et
de particules.
Cette dualité est souvent illustrée par le phénomène de la lumière, qui peut se
comporter à la fois comme une onde et comme une particule, appelée photon.
Dans le contexte des aurores boréales, l'interaction entre les particules chargées du vent
solaire (électrons et protons) et l'atmosphère terrestre peut être expliquée en utilisant cette
dualité onde-particule :
Les particules chargées du vent solaire agissent comme des particules lorsqu'elles entrent en
collision avec les atomes et les molécules de l'atmosphère terrestre.
Ces particules chargées,
principalement des électrons, transfèrent leur énergie aux électrons des atomes d'oxygène et
d'azote dans la haute atmosphère terrestre.
Lorsque les électrons des atomes sont excités par les particules chargées, ils absorbent de
l'énergie et se déplacent vers des niveaux d'énergie supérieurs.
Cependant, ces électrons
excités ne peuvent pas conserver cette énergie pendant longtemps et finissent par retomber à
leur niveau d'énergie initial.
Lorsqu'ils retombent, ils libèrent l'énergie sous forme de lumière,
créant ainsi les aurores boréales.
Ce processus d'émission de lumière peut être interprété
comme une onde, où l'énergie est propagée sous forme d'ondes électromagnétiques.
Les couleurs des aurores boréales dépendent des types d'atomes et de molécules avec lesquels
les particules chargée interagissent, ainsi que l'altitude a laquelle ces interactions se
produisent.
Par exemple, les collisions avec les atomes d’oxygéne produisent généralement
des lumières vertes....
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