Le Soleil - Avenir Solaire

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Le Soleil
Si le Soleil n’existait pas, il n’y aurait pas de vie sur terre.
C’est en effet lui qui est à l’origine de la chaleur, de la lumière, de la pluie et du vent.
Mais ce n’est pas tout : ses rayons nous apportent une quantité incroyable d’énergie !
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a. Dimensions
Le Soleil est-il gros comme une pastèque ?
Non, il est beaucoup plus grand, bien sûr. Le diamètre du Soleil est
d’environ 1 390 000 km. C’est l’équivalent de 109 planètes Terre mises
bout à bout ou bien d’un ruban enroulé 35 fois autour de la Terre. Son
cœur brûlant pourrait contenir 1 300 000 fois notre planète. Imagine une
pastèque et un petit pois mis côte à côte. Si tu considères que la pastèque
représente le Soleil et le petit pois la Terre, cela te donne une idée de la
différence de taille.
b. Températures
Un four brûlant dans l’espace
Le Soleil est une gigantesque boule de gaz brûlants. La température à
sa surface s’élève à environ 6000 °C. La surface est si chaude qu’elle
bouillonne comme une marmite pleine de soupe. Plus on se rapproche du
Soleil, plus il fait chaud. Au cœur du Soleil, il règne une température de
15 599 726 °C. Dans le four de ta cuisine, il fait au maximum 250 °C,
ce qui suffit largement pour faire un gâteau. Sur le Soleil, ta pâtisserie
serait aussitôt carbonisée... Même les combinaisons à l’épreuve du feu que
portent les astronautes ne pourraient pas supporter cette chaleur. Même si
un astronaute parvenait à s’approcher du Soleil, il ne pourrait plus bouger.
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En effet, l’attraction du Soleil est tellement forte que son bras deviendrait aussi lourd que son corps tout entier.
c. Masse
Combien pèse le Soleil ?
Le Soleil est de loin l’objet le plus grand de notre système solaire. Il
représente la quasi-totalité de la masse du système solaire, soit plus de
99,87 %. Les planètes se partagent les 0,13 % restants. Ce n’est pas aussi
compliqué que ça en a l’air : imagine que cent billes représentent la masse
de notre système solaire, c’est-à-dire le Soleil plus toutes les planètes. Si
tu prends une seule bille et que tu lui retires un petit bout, ce petit bout
représenterait la masse de toutes les planètes. Les 99 billes restantes plus la
bille coupée correspondraient alors à la masse du Soleil.
Voici comment écrire le poids du Soleil en kilogrammes : 2 suivi de 30 zéros, soit 2 000 000 000 000 000
000 000 000 000 000 de kilogrammes. C’est 333 000 fois la masse terrestre !
d. Distance par rapport à la Terre
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Combien de temps faudrait-il pour parcourir la distance qui nous
sépare du Soleil ?
La distance entre le Soleil et la Terre est d’environ 150 000 000 km.
Parfois la Terre se rapproche du Soleil, parfois elle s’en éloigne, en
fonction des saisons. Ce n’est pas la porte à côté : une personne à pied
mettrait 4400 ans pour y arriver, un train grande vitesse 166 ans et un
avion gros porteur 22 ans. Cependant, les rayons du soleil sont si rapides
qu’ils ne mettent que 8 minutes pour atteindre notre planète. La lumière
parcourt environ 300 000 km par seconde, elle est donc un million de fois
plus rapide qu’un avion à réaction.
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a. Naissance et vie du Soleil
Le Soleil a-t-il toujours existé ?
Le Soleil s’est formé il y a environ 5 milliards d’années à partir d’un gros
nuage de gaz froids et de poussières. Difficile à imaginer quand on voit
ce qu’il est devenu : une gigantesque boule de gaz très chaude et très
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lumineuse, plus froide du tout ! Le terme scientifique « étoile » désigne tous
les corps célestes qui émettent de la lumière. Toutes les planètes du système
solaire, y compris la Terre, tournent autour du Soleil. Une planète n’émet pas
de lumière ; sans le soleil, il ferait donc toujours froid et sombre sur terre. Le Soleil va vivre encore 5 milliards
d’années environ en devenant de plus en plus grand et de plus en plus chaud. Il va gonfler au point d’atteindre
la Terre. Ensuite, il explosera et un nouveau système solaire se formera peut-être. Mais pas de quoi s’inquiéter,
cela n’arrivera pas avant très longtemps. Le Soleil vivra certainement beaucoup plus longtemps que l’humanité.
b. Composition
Attention !
Si tu veux observer le soleil, ne le regarde jamais directement. N’utilise jamais
de jumelles ni un télescope, même s’il y a une éclipse ! Regarder le soleil en face
est très dangereux pour tes yeux et peut te rendre aveugle. Même les lunettes de
soleil ou les filtres les plus foncés ne suffisent pas pour te protéger. Tu trouveras
des lunettes et des filtres adaptés chez un opticien ou dans un planétarium.
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Pourquoi le Soleil est-il si chaud ?
Même si le Soleil n’était pas aussi chaud, nous ne pourrions pas marcher
sur sa surface : nous passerions directement au travers. En effet, notre
étoile se compose presque exclusivement de gaz et d’une toute petite
fraction de métaux. L’air est un gaz et, comme tu le sais, il est impossible de
marcher dessus (sinon, comment ferait-on pour sauter du plongeoir dans la
piscine ?).
Le Soleil se compose principalement de deux gaz : l’hydrogène et l’hélium.
Tu as déjà sûrement entendu parler de l’hélium : c’est le gaz avec lequel
on gonfle les ballons pour qu’ils s’envolent. À l’intérieur du Soleil, il fait si
chaud que l’hydrogène se transforme en hélium. Cette transformation libère
une telle quantité d’énergie et de chaleur qu’elle provoque de véritables explosions. On peut sentir la chaleur
de ces explosions sur terre, mais heureusement, la distance qui nous sépare fait que nous recevons juste la
quantité de chaleur nécessaire à la vie.
c. Le jour et la nuit
Pourquoi le Soleil se lève-t-il et se couche-t-il ?
Le Soleil est responsable de notre rythme biologique. C’est lui qui détermine
quand aller dormir et quand se réveiller. On dit que le soleil « se lève » le
matin et « se couche » le soir. Ces expressions datent de l’époque où l’on
pensait encore que la Terre était plate et que le Soleil se levait d’un côté et
se couchait de l’autre. Mais en réalité, le Soleil ne bouge pas : c’est la Terre
qui se déplace, même si nous ne nous en rendons pas compte.
La Terre tourne sur elle-même : chaque jour correspond à une rotation
autour de son axe. Chaque région se trouve donc une fois par jour dans
la partie éclairée par le Soleil (c’est le jour), puis dans la partie non éclairée (c’est la nuit). Ce cycle dure
exactement 24 heures, notre mesure du temps se fonde donc sur la rotation de la Terre et la lumière du Soleil.
Toutes les horloges suivent ce rythme très précisément.
Le cadran solaire
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Dès l’Antiquité, l’Homme savait mesurer le temps grâce au cadran solaire.
Il s’agit d’un bâton planté sur une surface graduée. Au fil de la journée,
l’ombre du bâton se déplace sur les chiffres. Il ne reste plus qu’à lire
l’heure.
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d. Les saisons
Pourquoi fait-il plus chaud en été qu’en hiver ?
La Terre ne tourne pas seulement sur elle-même. Elle tourne aussi autour
du Soleil en suivant une trajectoire définie, qu’on appelle « l’orbite ». Une
rotation complète autour du Soleil dure un an. L’orbite n’est pas un cercle
parfait, elle a plutôt la forme d’un œuf, que les scientifiques appellent
« ellipse ». La Terre tourne autour du Soleil à une vitesse d’environ
107 000 km/h, c’est-à-dire 2000 fois plus que la limite de vitesse des
voitures en ville.
On pense souvent qu’il fait plus chaud en été parce que la Terre est plus proche du Soleil. Mais c’est faux, au
contraire : l’été, la Terre est plus éloignée du Soleil qu’en hiver. Alors pourquoi fait-il plus froid l’hiver ? Parce
que l’axe de la Terre est incliné : les rayons du soleil ne nous atteignent donc jamais à la verticale, mais toujours
à un certain angle. C’est cet angle qui détermine les saisons (printemps, été, automne et hiver) et s’il fait chaud
ou froid.
Copernic
Nicolas Copernic (1473-1543) fut l’un des premiers à s’apercevoir que
le Soleil ne tourne pas autour de la Terre, mais que c’est bien la Terre qui
tourne autour du Soleil. À l’époque, il ne voulait pas rendre sa théorie
publique par peur des moqueries. Mais nous savons aujourd’hui qu’il
avait raison ! C’est pourquoi le changement de notre représentation de
l’univers est appelé « révolution copernicienne ».
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a. Le Soleil, source de lumière
Pourquoi avons-nous besoin de la lumière du Soleil ?
Le Soleil émet une lumière tellement forte que nous n’avons pas besoin
d’éclairage supplémentaire en journée. Même par temps nuageux ou
brumeux, le Soleil nous envoie assez de lumière pour vivre. Chaque
mètre carré du Soleil émet plus de lumière qu’un million d’ampoules. Les
meilleures lampes de poche n’éclairent que sur quelques mètres seulement
et même un laser superpuissant ne peut illuminer que certains points,
jamais la planète entière.
Sans la lumière du Soleil, le noir complet régnerait sur terre. Même la Lune ne nous éclairerait pas la nuit, car
elle n’émet pas sa propre lumière, elle ne fait que refléter les rayons du soleil. Sans le Soleil, il n’y aurait aucun
végétal sur terre. Toutes les plantes ont besoin de lumière pour vivre et pousser. Elles transforment la lumière
en oxygène, qui permet aux êtres humains et aux animaux de respirer. Et savais-tu que la lumière du soleil est
importante pour notre squelette ? Quand nous sommes au soleil, notre corps produit de la vitamine D, dont nos
os ont besoin pour se développer. Les personnes qui ne s’exposent jamais ou rarement au soleil ont souvent des
os poreux qui se cassent facilement.
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Attention !
Une exposition prolongée au soleil peut également être dangereuse pour
la peau et provoquer des maladies graves. C’est pourquoi tu ne dois
jamais passer trop de temps au soleil et toujours te protéger avec de la
crème solaire lorsque tu vas à la piscine ou que tu joues dehors. Fais bien
attention à ne pas attraper de coups de soleil. Avant de sortir, demande à
un adulte combien de temps tu peux rester au soleil.
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b. Le Soleil, source de chaleur
Si le Soleil n’était pas là, ferait-il aussi froid qu’au pôle Nord ?
La Terre est assez loin du Soleil pour ne pas brûler et assez proche
pour recevoir la chaleur nécessaire à la vie des êtres humains, des
animaux et des végétaux. Si le Soleil disparaissait, il suffirait de quelques
semaines pour que la vie sur terre devienne impossible. L’eau et l’air se
transformeraient en une croûte de glace géante.
Il ferait encore plus froid que dans un congélateur, où la température peut
déjà descendre jusqu’à -18 °C. Et bien plus froid encore qu’au pôle Nord, ce qui n’est pas peu dire ! Dans
l’Antarctique (au pôle Sud), il règne une température comprise entre -20 °C et -50 °C. On y a même relevé
une fois une température de -89,2 °C, la plus basse jamais mesurée sur le globe. Sans le Soleil, il ferait encore
beaucoup plus froid. La température serait proche du zéro absolu, soit -273 °C. À cette température, même un
ours polaire mourrait de froid et le manteau le plus chaud ne te protégerait pas longtemps. Mais tu n’as pas à
t’inquiéter, le Soleil va continuer à briller et à nous réchauffer pendant encore quelques milliards d’années.
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Pourquoi fait-il froid dans l’espace ?
Tu t’es sûrement déjà demandé pourquoi il fait froid dans l’espace bien que le
soleil y brille aussi. Dans l’espace règne le vide absolu. Il n’y a pas d’air, pas de
gaz, pas d’eau, pas de terre, même pas de poussière. Mais pour que les rayons
du soleil chauffent, ils doivent se refléter sur un objet capable d’absorber la
chaleur.
Sur notre planète, ce sont l’atmosphère et la terre qui absorbent la chaleur
des rayons. Tu remarqueras d’ailleurs que lorsque tu es au soleil, les rayons te
réchauffent dès qu’ils te touchent, même en hiver. Mais dans l’espace, il n’y a
absolument rien qui puisse absorber la chaleur du soleil. C’est pourquoi il y fait
toujours froid.
c. Le Soleil, à l’origine de la pluie
Pourquoi la mer ne déborde-t-elle pas ?
Tu t’es sûrement déjà demandé pourquoi la mer ne déborde pas. Après
tout, les fleuves et la pluie amènent sans cesse de l’eau dans la mer, elle
devrait bien déborder à certains endroits ! La mer ne déborde pas parce
que la totalité de l’eau présente sur la planète fait partie d’un cycle :
sous l’effet des rayons du soleil, l’eau s’évapore de la surface de la Terre
(y compris des océans). Le niveau de la mer reste donc toujours constant.
Tu as déjà certainement vu les effets de l’évaporation de tes propres yeux : quand elle bout, l’eau se transforme
petit à petit en vapeur. Mais l’eau n’a pas besoin de bouillir pour s’évaporer : par exemple, les flaques d’eau
disparaissent sous l’effet de la chaleur du soleil. La vapeur d’eau s’élève dans l’air jusqu’à ce qu’elle rencontre
de l’air plus froid. Elle se condense alors contre des particules de matière pour former des nuages. Tu peux
également observer cela dans ta cuisine ou ta salle de bains, lorsque la vapeur d’eau se condense sur le miroir
ou sur les vitres.
Lorsque le nuage devient trop lourd ou s’accroche à une montagne, l’eau retombe sur la terre sous forme de
précipitations et remplit les océans, les fleuves et les lacs. L’eau qui tombe sur le sol s’infiltre dans les nappes
d’eau souterraines, d’où elle retourne dans les rivières et les fleuves. Les gouttes qui atterrissent sur les routes et
ne peuvent pas s’infiltrer dans le sol s’évaporent et retournent elles aussi dans le cycle de l’eau.
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d. Le Soleil, à l’origine du vent
Pourquoi y’a-t-il toujours du vent en bord de mer ?
Tu as sans doute déjà remarqué à quel point le vent peut être violent. Mais
savais-tu que ce phénomène est lui aussi dû au Soleil ? En effet, le Soleil
chauffe la Terre de manière inégale. Certaines couches d’air absorbent la
chaleur plus rapidement que d’autres, il y a donc des couches d’air chaud
et des couches d’air froid.
Les couches d’air chaud attirent les couches d’air froid, créant un courant d’air qu’on appelle « brise »,
« tempête », « ouragan » ou tout simplement « vent », en fonction de son intensité. Ce phénomène se fait
ressentir plus fortement en bord de mer : un vent plus ou moins fort y souffle en permanence. Lorsque le soleil
brille, l’air au-dessus des terres se réchauffe plus vite que l’air au-dessus de la mer.
L’air chaud se dilate et monte, laissant de l’espace libre au niveau du sol où l’air froid peut s’engouffrer. C’est
ainsi que naît le vent ; dans ce cas, une brise marine. Autre fait intéressant : la nuit, la terre refroidit plus vite que
l’eau, c’est pourquoi le vent tourne et souffle vers la mer quand le soleil est couché.
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a. L’énergie du Soleil
Quelle quantité d’énergie recevons-nous du Soleil chaque jour ?
Il nous semble normal que le Soleil brille en permanence, même s’il se cache
derrière des nuages. Toutes les espèces vivantes présentes sur notre planète
profitent tous les jours de l’énergie du Soleil pour vivre, pousser et grandir.
Même la pluie et le vent naissent grâce au Soleil. Mais on se demande
rarement combien d’énergie le soleil nous envoie gratuitement tous les jours :
• Il faudrait faire exploser 100 000 000 000 tonnes de dynamite par seconde pour libérer autant
d’énergie que le Soleil.
• L’énergie que reçoit la Terre en une heure suffirait déjà à couvrir les besoins de l’humanité entière
pendant un an.
• En un an, le Soleil nous envoie 15 000 fois plus d’énergie que ce que l’humanité entière consomme sur
la même période.
• Nous recevons donc bien plus d’énergie que nous ne pourrons jamais en consommer.
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b. Distribution de l’énergie solaire
L’énergie solaire se mange-t-elle ?
L’atmosphère renvoie dans l’espace plus d’un tiers de l’énergie solaire
atteignant la Terre. La majorité est absorbée par l’air, les océans et les
continents et reflétée sous forme de chaleur. Seulement 0,2 % de l’énergie
se trouve dans le vent et les courants marins, et 0,1 % suffit pour faire
vivre la totalité des végétaux sur la planète. Tous les fruits et légumes que
nous avons dans notre assiette n’auraient pas pu pousser sans le Soleil.
En quelque sorte, il s’agit d’énergie solaire stockée. Le pétrole, le gaz et le
charbon proviennent eux-mêmes de plantes et de formes de vie animales qui n’auraient pas pu se développer
sans le Soleil. Ces combustibles sont donc eux aussi des produits de l’énergie solaire que la Terre a reçue
pendant des millions d’années.
c. Exploitation de l’énergie solaire
Comment pouvons-nous exploiter l’énergie du Soleil ?
Le Soleil nous apporte une quantité incroyable d’énergie : chaque seconde,
la Terre reçoit l’équivalent de la production de 150 millions de centrales
nucléaires. Une toute petite miette de cette énergie (0,01 %) suffirait à
couvrir la totalité du besoin de l’humanité. L’énergie solaire est utilisée dans
le monde entier. Il existe plusieurs manières de l’exploiter, notamment :
• Pour produire de l’électricité : il est possible de produire de l’électricité en captant les rayons du soleil
avec des panneaux spéciaux.
• Pour produire de l’eau chaude : le soleil nous apporte suffisamment d’énergie pour chauffer l’eau pour la
douche, la lessive et même le chauffage de la maison.
• Pour produire de la biomasse : la biomasse se compose de matières d’origine végétale. Elle est utilisée
pour produire de l’électricité, de la chaleur et même du carburant pour les voitures.
Cependant, l’énergie provenant du soleil ne couvre actuellement qu’une petite partie du besoin en énergie de
l’humanité. Mais cette part va augmenter dans les années à venir. En effet, l’exploitation de l’énergie solaire
est bénéfique pour notre environnement et les réserves de nombreuses autres sources d’énergie (pétrole, gaz
naturel ou charbon) seront bientôt épuisées.
Énergie solaire
L’énergie émise par le soleil s’appelle aussi « énergie solaire », du latin « solaris »,
qui signifie « relatif au soleil ».
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