Enseignement scientifique · Première · Contrôle n°1

Le rayonnement solaire

60 minutes noté sur 205 exercices

Un contrôle d'enseignement scientifique de 60 minutes sur le rayonnement solaire : la fusion et la perte de masse, le flux qui décroît comme l'inverse du carré de la distance, le spectre d'un corps chaud et la loi de Wien, et le décalage entre les spectres du Soleil et de la Terre. Vingt points, barème détaillé, et une correction qui dit pourquoi à chaque question.

Imprimer le contrôle

Deux PDF à imprimer, sur papier A4. Gratuit, sans inscription.

Avant de commencer

  • Nommer la fusion plutôt que la combustion.
  • Une planète deux fois plus éloignée reçoit quatre fois moins, jamais deux fois moins.
  • La source est nucléaire, jamais chimique.
  • Un corps chaud émet sur tout un spectre, pas à une seule longueur d’onde.
  • La loi de Wien permet de mesurer une température sans s’approcher.
  • Le décalage des deux spectres est ce qui rend l’effet de serre possible.

Exercice 1 — La fusion

4 pts · 11 min

Expliquer la source du rayonnement

Réponds à chaque question.

  1. 1.Que réalise le Soleil, et à partir de quoi ?

    1 pt
    Voir la correction

    La fusion de noyaux d’hydrogène en noyaux d’hélium.

    Il ne brûle pas au sens chimique.

  2. 2.D’où vient l’énergie rayonnée ?

    1 pt
    Voir la correction

    D’une perte de masse : le noyau produit est très légèrement moins massif que la somme des noyaux de départ.

    C’est cette masse manquante qui est rayonnée.

  3. 3.Pourquoi une combustion chimique ne conviendrait-elle pas ?

    1 pt
    Voir la correction

    Parce qu’aucune combustion ne fournirait une telle puissance pendant des milliards d’années.

    Le Soleil se serait éteint depuis longtemps.

  4. 4.Sous quelle forme l’énergie quitte-t-elle le Soleil, et dans quelles directions ?

    1 pt
    Voir la correction

    Sous forme de rayonnement électromagnétique, dans toutes les directions.

    Ce qui nous parvient n’en est qu’une fraction infime.

Exercice 2 — Le flux surfacique

5 pts · 14 min

Calculer un flux surfacique

Réponds à chaque question.

  1. 1.Qu’est-ce que le flux surfacique, et dans quelle unité s’exprime-t-il ?

    1 pt
    Voir la correction

    La puissance reçue par unité de surface, en watts par mètre carré.

    Il faut donc le distinguer d’une puissance totale.

  2. 2.Sur quoi le rayonnement d’une source ponctuelle se répartit-il ?

    1 pt
    Voir la correction

    Sur une sphère dont l’aire croît comme le carré du rayon.

    C’est cette aire croissante qui dilue le rayonnement.

  3. 3.Comment le flux varie-t-il avec la distance ?

    1 pt
    Voir la correction

    Il décroît comme l’inverse du carré de la distance.

    La décroissance n’est donc pas proportionnelle à la distance.

  4. 4.Une planète deux fois plus éloignée reçoit combien de fois moins ?

    1 pt
    Voir la correction

    Quatre fois moins.

    Le rapport des distances est élevé au carré.

  5. 5.Comment obtient-on le flux à une distance donnée ?

    1 pt
    Voir la correction

    En divisant la puissance totale par l’aire de la sphère correspondante.

    L’aire de cette sphère dépend du carré de la distance.

Exercice 3 — Spectre et loi de Wien

4 pts · 11 min

Appliquer la loi de Wien

Réponds à chaque question.

  1. 1.Un corps chaud émet-il à une seule longueur d’onde ?

    1 pt
    Voir la correction

    Non : il émet sur tout un spectre.

    Ce spectre présente un maximum.

  2. 2.Comment la position de ce maximum dépend-elle de la température ?

    1 pt
    Voir la correction

    Plus le corps est chaud, plus le maximum se déplace vers les courtes longueurs d’onde.

    C’est la loi de Wien, qui lie la couleur dominante à la température.

  3. 3.Que permet cette loi ?

    1 pt
    Voir la correction

    Déterminer la température de surface d’une étoile sans s’en approcher.

    Le spectre reçu suffit, sans avoir à mesurer quoi que ce soit sur place.

  4. 4.Que faut-il vérifier après avoir appliqué cette loi ?

    1 pt
    Voir la correction

    Que le résultat tombe dans le domaine attendu du spectre.

    Les unités doivent être cohérentes pour que le contrôle ait un sens.

Exercice 4 — Soleil et Terre

4 pts · 13 min

Comparer deux spectres

Réponds à chaque question.

  1. 1.Dans quel domaine le Soleil émet-il surtout ?

    1 pt
    Voir la correction

    Dans le visible.

    Sa température de surface est élevée.

  2. 2.Dans quel domaine la Terre émet-elle ?

    1 pt
    Voir la correction

    Dans l’infrarouge.

    Elle est beaucoup plus froide que le Soleil.

  3. 3.Pourquoi cette différence est-elle attendue ?

    1 pt
    Voir la correction

    Parce que la loi de Wien relie le maximum d’émission à la température du corps.

    Un corps plus froid émet à de plus grandes longueurs d’onde.

  4. 4.Quelle conséquence ce décalage a-t-il ?

    1 pt
    Voir la correction

    Il rend possible l’effet de serre, les gaz concernés étant transparents à l’un des spectres et absorbants pour l’autre.

    Ce n’est donc pas une coïncidence pédagogique.

Exercice 5 — Trouve l'erreur

3 pts · 11 min

Repérer une erreur et la corriger

Chaque affirmation est fausse. Écris ce qu’il fallait dire.

  1. 1.« Le Soleil brûle son hydrogène depuis des milliards d’années. »

    1 pt
    Voir la correction

    Il réalise la fusion de noyaux d’hydrogène en hélium : la source est nucléaire, non chimique.

    Aucune combustion ne tiendrait à cette puissance pendant des milliards d’années.

  2. 2.« Cette planète est trois fois plus loin du Soleil : elle reçoit trois fois moins de rayonnement. »

    1 pt
    Voir la correction

    Elle en reçoit neuf fois moins : le flux décroît comme l’inverse du carré de la distance.

    Le rapport des distances doit être élevé au carré.

  3. 3.« Plus une étoile est chaude, plus son maximum d’émission se situe vers les grandes longueurs d’onde. »

    1 pt
    Voir la correction

    Plus elle est chaude, plus le maximum se déplace vers les courtes longueurs d’onde.

    C’est ce que dit la loi de Wien.

Barème — ce que le correcteur regarde

Les lignes chiffrées couvrent les 5 exercices et totalisent 20 points.

Ex.1La fusion comme source

4 points — 1 par question

Point perdu si : Une combustion invoquée.

Ex.2Le flux surfacique

5 points — 1 par question

Point perdu si : Une distance non élevée au carré.

Ex.3Spectre et loi de Wien

4 points — 1 par question

Point perdu si : Le sens du déplacement du maximum inversé.

Ex.4Soleil et Terre

4 points — 1 par question

Point perdu si : Les deux spectres confondus.

Ex.5L’erreur repérée, et la réponse juste donnée

3 points — 1 par ligne

Point perdu si : Une correction qui laisse une décroissance linéaire.

Et maintenant ?

16 à 20
Le chapitre est acquis. Entraîne-toi maintenant à calculer en cinq temps : distinguer puissance totale et flux, diviser par l'aire de la sphère, comparer deux distances par le rapport des carrés, appliquer Wien avec des unités cohérentes, et contrôler le domaine du spectre.
10 à 15
Refais l'exercice 2 en écrivant chaque fois le rapport des carrés avant de conclure.
moins de 10
Reprends la fiche de cours et retiens d'où vient l'énergie du Soleil : d'une perte de masse, non d'une combustion.

Les autres contrôles d'enseignement scientifique Première

Toutes les évaluations d'enseignement scientifique Première

Programme d'enseignement scientifique de première générale — BO 2023 n°25 — MENE2312806A · Contrôle rédigé pour ProgresSchool, version 2026.1.