Atmosphere et physique pour esprits curieux

[yaplusdenuit]

L’atmosphére de la terre a une épaisseur difficile à estimer car tout dépend jusqu’à quelle pression (dillution des molécules) on considére que c’est encore une atmosphére.

 

Imaginons pour simplifier, notre terre avec son atmosphére, mais sans éléments perturbateurs :

-pas de lune pour ses effets gravitationnels

-pas de soleil rayonnant pour ses effets thermiques créant des courants (vents , jet streams..) ou autres vents solaires, mais quand meme un corps froid avec la meme masse que le soleil pour que la terre reste sur son orbite.

 

Dans ce cas, on peut montrer physiquement que l’atmosphére a une épaisseur trés précise.

 

Laquelle et pourquoi ?

 

Attention, il n’y a pas de piége dans l’énoncé, c’est purement physique, ce n’est pas une astuce non plus. Si j’ai supprimé la lune et empéché le soleil de chauffer c’est uniquement pour ne pas se perdre dans des considérations qui parasiteraient la réflexion.

 

Note : Là encore ceux qui savent peuvent me le dire en MP, mais laissent un peu de temps aux autres pour travailler.. car il parait qu’en travaillant plus on gagne plus.

[astrotophe]

tout dépend jusqu’à quelle pression (dillution des molécules) on considére que c’est encore une atmosphére.

Tu as ta réponse. Pour les météorologues, au-dessus de la stratosphère, on s'arrête, il n'y a plus rien d'intéressant. Plus assez de molécule et ça ne "bouge" plus.

 

Dans ton cas simplifier, on s'arrête au ras de terre, ça il n'y a plus de mouvement.

[R V]

Bonjour,

 

On enlève le soleil la lune...pis quoi encore,hein!.La terre pendant qu'on y

est.Comme ça le problème est résolu.J'ai gagné quoi?.

 

Hervé

[gglagreg]

on a besoin d'une t° moyenne de la terre => une dizaine de ° C ?

je fais fausse route ?

[yaplusdenuit]

on a besoin d'une t° moyenne de la terre => une dizaine de ° C ?

je fais fausse route ?

 

Oui, fausse route ,c'est bien lié à un phénome physique trés connu, mais pas la température

[yaplusdenuit]

Tu as ta réponse. Pour les météorologues, au-dessus de la stratosphère, on s'arrête, il n'y a plus rien d'intéressant. Plus assez de molécule et ça ne "bouge" plus.

 

Dans ton cas simplifier, on s'arrête au ras de terre, ça il n'y a plus de mouvement.

 

Non c'est pas vraiment une réponse que tu fais; il y a une altitude ou ne peuvent plus subsister de molécules d'air (enfin azote et oxygéne) "appartenant" à la terre, qu'elles bougent ou pas.

C'est pas trés compliqué mais il faut juste y penser et ça c'est pas évident!

[michelB]

ajustement entre vitesse de liberation et gravité ?

me fourvois-je ?

[yaplusdenuit]

Bonjour,

 

On enlève le soleil la lune...pis quoi encore,hein!.La terre pendant qu'on y

est.Comme ça le problème est résolu.J'ai gagné quoi?.

 

Hervé

 

Salut marin

 

t'as pas encore gagné cherche bien

[yaplusdenuit]

ajustement entre vitesse de liberation et gravité ?

me fourvois-je ?

 

[michelB]

 

bon, alors je peux aller voir "A La recherche de la Nouvelle Star" :be:

[Leimury]

L’atmosphére de la terre a une épaisseur difficile à estimer car tout dépend jusqu’à quelle pression (dillution des molécules) on considére que c’est encore une atmosphére.

 

Imaginons pour simplifier, notre terre avec son atmosphére, mais sans éléments perturbateurs :

-pas de lune pour ses effets gravitationnels

-pas de soleil rayonnant pour ses effets thermiques créant des courants (vents , jet streams..) ou autres vents solaires, mais quand meme un corps froid avec la meme masse que le soleil pour que la terre reste sur son orbite.

 

Dans ce cas, on peut montrer physiquement que l’atmosphére a une épaisseur trés précise.

 

Laquelle et pourquoi ?

 

Attention, il n’y a pas de piége dans l’énoncé, c’est purement physique, ce n’est pas une astuce non plus. Si j’ai supprimé la lune et empéché le soleil de chauffer c’est uniquement pour ne pas se perdre dans des considérations qui parasiteraient la réflexion.

 

Note : Là encore ceux qui savent peuvent me le dire en MP, mais laissent un peu de temps aux autres pour travailler.. car il parait qu’en travaillant plus on gagne plus.

 

Millibars, Pascals, Altimètre et pression au sol.

 

Quant y'en a marre,

y'a millibars,

MI - LI - BARS

"http://www.youtube.com/watch?v=Oe9N2W5mTAg" via YouTube
ERROR: Si vous lisez ce texte, YouTube est hors-ligne ou vous n'avez pas installe Flash

 

Allez, je retourne dans ma cour de récré,

y'a une partie de billes qui m'attend.

[yaplusdenuit]

La réponse est pour ce soir...

[R V]

Bonjour,

 

Bon ben,je vais attendre tranquillement la solution!.tiens,je vais

aller faire une petite sièste en attendant.

 

Je jourai bien aux billes mais je ne trouve pas de partenaire.:D

 

Hervé

[Leimury]

Bonjour,

 

Bon ben,je vais attendre tranquillement la solution!.tiens,je vais

aller faire une petite sièste en attendant.

 

Je jourai bien aux billes mais je ne trouve pas de partenaire.:D

 

Hervé

 

Il fait assez chaud pour jouer à la pétanque ?

 

Oh et puis non, je préfère le bowling finalement

Je crois que je viens de comprendre la passion des américains pour ce passe temps

 

A propos de largeur de couche d'atmosphère, là je suis à 10^5 Pa et je creuse le sol.

 

[gglagreg]

c'est le calcul de la sphère d'influence d'une planète que tu demandes ?

si on est à l'intérieur de cette sphère d'influence , on subit principalement la gravitation de cette planète , si on est à l'extérieur , on subit principalement l'influence de l'étoile du système solaire . ( ie le soleil ...)

On utilise cette notion de sphère d'influence pour expliquer de manière simple le swing -by ou rebond gravitationnel utilisé par les sondes ( ex voyager ...) pour faire des ''ricochets'' sur les différentes planètes du système solaire lors de leur périple

donc une molécule à l'intérieur de la sphère d'influence de la terre peut être considérée comme ''liée" à la planète , et une molécule en dehors comme liée au soleil.

La hauteur de l'atmosphère serait donc le rayon de la sphère d'influence - le rayon de la terre ....

le calcul du rayon de la sphère d'influence étant en puissance 5/2 , je parie que c'est trop compliqué => fausse route encore une fois ?

rque :

le rayon de la zone d'influence de la terre c'est environ deux fois la distance terre -lune => donc la lune est au centre de l'atmosphère terrestre avec ce modèle débile ...ah bon je croyais que Hubble était hors atmosphère .....tiens voila une autre réponse : l'atmosphère s'arrète la ou orbite hubble !

[syncopatte]

Je ne pige pas que la température n'aurait rien à voir la dedans.

 

(pourtant l'atmosphère, c'est gazeux)

 

Et sans l'apport énergétique du Soleil...je rejoins Astrotophe (sauf qu'il n'y aurait pas de pâquerettes)

 

Bref, je ne vois pas du tout.

 

Patte.

 

PS: gglagreg, tu parles du point de Lagrange?

http://fr.wikipedia.org/wiki/Liste_d%27objets_situ%C3%A9s_%C3%A0_un_point_de_Lagrange#L1

[Phtirius pubis]

Moi, je pense qu' il faut simplement connaitre la masse de la terre et la composition chimique de l' air, mais apres, les calculs, je ne sais pas faire.

[syncopatte]

Ou alors une simplification à l'extrême, comme dans l'équilibre statique?

 

Le Soleil fait 330000 masses terrestres.

Donc "l'équilibre" se trouve à 1UA divisé par 330000 (la masse terrestre peut être négligée) soit à 453km.

 

(ahum)

 

Patte.

[gglagreg]

Je ne pige pas que la température n'aurait rien à voir la dedans.

 

(pourtant l'atmosphère, c'est gazeux)

 

Et sans l'apport énergétique du Soleil...je rejoins Astrotophe (sauf qu'il n'y aurait pas de pâquerettes)

 

Bref, je ne vois pas du tout.

 

Patte.

 

PS: gglagreg, tu parles du point de Lagrange?

http://fr.wikipedia.org/wiki/Liste_d%27objets_situ%C3%A9s_%C3%A0_un_point_de_Lagrange#L1

 

ben moi aussi je pensais que la T° intervenait mais il dit que non !!!

 

La sphère d'influence s'appelle aussi la sphère de Hill :

 

http://fr.wikipedia.org/wiki/Sphere_de_Hill

 

les points de Lagrange il en est question dans l'article wiki sur la sphère de hill

[syncopatte]

Ah ben voilà:

 

Le diamètre de la sphère de Hill est grosso-modo égal à la distance séparant les points de Lagrange L1 et L2 de l'objet m

 

Patte.

[Leimury]

Ou alors une simplification à l'extrême, comme dans l'équilibre statique?

 

Le Soleil fait 330000 masses terrestres.

Donc "l'équilibre" se trouve à 1UA divisé par 330000 (la masse terrestre peut être négligée) soit à 453km.

 

(ahum)

 

Patte.

 

Bonjour,

 

Je suis sur que tu as le ponpon

[gglagreg]

pas mal le coup de l'équilibre statique ....ça fait au moins une valeur facile a calculer dans lequelle la T° n'a rien a voir ....je vais relire l'énoncé , mais il précisait pas si la planète tournait autour de l'étoile froide ...

[gglagreg]

en relisant l'énoncé

 

''pour que la terre reste sur son orbite " => donc elle tourne => donc force centrifuge !

[gglagreg]

comme punition pour yaplusdenuit qui néglige, semble t il , la force centrifuge avec une vision statique de la dynamique :

 

F=G*m1*m2/d²

 

m(Lune)=7,3.10 22 kg

m(Terre)=6.10 24 kg

m(soleil)=2.10 30 kg

d(T/L)=384000000 m

d(S/L)=150000000000 m

G=6,67.10-11

 

F(T/L) =(environ)2.10 20 N

F(S/L) =(environ)4,4.10 20 N

 

alors pourquoi c'est y donc que la lune tourne autour de la terre si la force du soleil et la plus forte hein ???

[yaplusdenuit]

comme punition pour yaplusdenuit qui néglige, semble t il , la force centrifuge avec une vision statique de la dynamique :

 

F=G*m1*m2/d²

 

m(Lune)=7,3.10 22 kg

m(Terre)=6.10 24 kg

m(soleil)=2.10 30 kg

d(T/L)=384000000 m

d(S/L)=150000000000 m

G=6,67.10-11

 

F(T/L) =(environ)2.10 20 N

F(S/L) =(environ)4,4.10 20 N

 

 

Bonsoir

Je vois que beaucoup ont proposé des choses intéressantes et parfaitement logiques.

Vous avez cherché presque trop compliqué. Beaucoup de vos critéres peuvent etre retenus afin de préciser cette limite à l’épaisseur de l’atmosphére, et celui que je vais bientot vous proposer n’est pas forcément plus pertinent.

Son seul mérite est d’étre simple et logique, tout en respectant les lois de la physique.

 

Voici qq renseignements complémentaires :

 

1- Il n’y a pas besoin de chaleur ou du moins il suffit que les gaz restent... gazeux.

2- Si la terre était une planéte orpheline (sans soleil pour lui tourner autour), ça ne changerait rien

3- On néglige les mouvements propres internes à des gaz tels le mouvement Brownien. De tels mouvements pourraient, selon leur direction, faire que des molécules s’échappent de la terre, comme sans doute l’action des vents solaires. Mais pour le raisonnement , considérons que c'est marginal.

 

 

Réponse vers 21 heures

[syncopatte]

Imaginons une atmosphère qui tourne gentiment avec la rotation diurne de la Terre.

 

Au plus loin de la surface, au plus grande serait la force centrifuge.

 

A une certaine distance, l'attraction n'est plus suffisante, ce qui serait la limite de l'atmosphère...

 

Non: ça tourne nettement plus vite à l'équateur qu'aux pôles, donc pas la peine de calculer.

 

Allez, encore 3/4 d'heure...

 

Patte.

[R V]

C'est chouette la sieste...j'ai pas perdu mon temps puisque je suis à égalité

avec ceux qui se sont enquiquiné à chercher,alors qu'à 21h on aura la réponse.

 

Bon,j'ai comme même cherché un petit peu.Bien sur toujours les même trucs,

la gravité,que fait l'azote à 0° absolu?....etc.Ben au moins je sais que je ne

sais pas!c'est déjà pas si mal....

 

Hervé

[yaplusdenuit]

Voila la réponse, et je considére que Syncopatte a trouvé, du moins la meilleure mais celle que j'attendais.. ;-) mais d'autres ont aussi donné des possibilités toutes aussi pertinentes.

 

Hervé le marin (échoué dans les glaces...) a fait la sieste, pas sérieux une sieste ;-)

 

 

La réponse est :

Si on raisonne en termes mécaniques, il est logique de proposer que l’atmosphére va jusqu’à l’altitude des satellites géostationnaires (environ 36 000 km).

Pourquoi ?

Sans effets perturbateurs (cas théorique), l’atmosphére tourne à la meme vitesse angulaire que la terre du fait des frottements entre le sol et l’air, comme si l’atmosphére était solide et collé à la terre.

Si on admet cela, toutes les molécules de gaz allant à la meme vitese angulaire :

- celles qui sont situées en dessous des géostationnaires y resteraient car la force centrifuge est inférieure à la force de gravitation terrestre. Elles font donc partie de l’atmosphére puisque captives.

- Celles situées plus loin (haut) que les géostationnaires échapperaient à la gravitation terrestre (force centrifuge > gravité) et ne pourraient donc plus etre considérées comme faisant partie de l’atmosphére.

 

Petit bémol...autant pour moi, je reconnais que ce n'est valable que pour l'épaisseur de l'atmosphére au dessus de l'équateur; dés qu'on monte en latitude beaucoup de paramétres changent (distance à l'axe de la terre, variation de la gravité etc..)

 

Voila, c’est un critére de limite de l’atmosphére qui ne me parait pas idiot, mais il y en a d’autres comme la notion de zone d’influence gravitionnelle par exemple.

 

Par contre, définir cette limite avec précision n’a pas forcément beaucoup d’intéret.

 

Nota : pour mémoire un satellite géostationnaire, tournant donc à la meme vitesse angulaire que la terre (c’est le but pour l’avoir toujours dans la meme direction) est juste à la bonne distance pour que attraction terrestre = force centrifuge...comme tout satellite. Il est aussi forcément dans le plan équatorial

[gglagreg]

OK c'est bon si on considère que l'atmosphère est un solide => même vitesse angulaire que la terre ...

 

 

attention cependant ( pour nos jeunes lecteurs ! ) pour tous mouvements circulaires de gravitation , on peut écrire : force centrifuge = force de gravitation ; quelque soit l'altitude , mais alors la période de révolution du satellite ne vaut plus celle de la terre .

 

Par exemple la lune est en mouvement presque circulaire , donc pour elle aussi , à son altitude , la force de gravitation de la terre sur la lune et la force centrifuge se compense ....mais la période de révolution du satellite lune ne vaut pas celle de la terre => le satellite lune n'est pas géostationnaire ....

 

amicalement !

 

on attends le prochain ''défit pour esprit curieux'' ( sauf RV qui s'est déja rendormi ! :- ))

[yaplusdenuit]

Je crois qu'on est d'accord mais tu as oublié mes hypothéses:

 

a) '' Celles situées plus loin (haut) que les géostationnaires échapperaient à la gravitation terrestre (force centrifuge > gravité) et ne pourraient donc plus etre considérées comme faisant partie de l’atmosphère '' .

 

et la lune ? elle est bien plus loin de 36 000 km d'altitude , et elle s'échappe pas ....

Evidement la distance d'un satellite n'est pas limitée, il tournera simplement de moins en moins vite (loi de Képler).

Tu oublies que l'hypothése est que l'atmosphére tourne avec la meme vitesse angulaire que la terre. Et dans cette hypothése, s'il est plus loin que les géostationnaires il s'échappera, c'est imparrable en dynamique.

 

 

pour tous les mouvements circulaires de gravitation tu pourras écrire: force de gravitation = force centrifuge pas uniquement à 3600 km d'altitude !!!

 

Ben évidement m . v2 / r = m g meme dans une autre galaxie..

 

simplement à cette altitude particulière , la période de révolution vaut celle de la terre !!!

tout à fait d'accord

 

la lune a aussi une trajectoire presque circulaire , donc pour elle aussi , à son altitude , la force centrifuge = la force de gravitation de la terre sur la lune ....mais la période de révolution du satellite lune n'est plus la même que la terre => la lune n'est pas géostationnaire ( bien dommage d'ailleurs pour le ciel profond on serait pénard ...)

Alors là pas d'accord, t'as intéret à habiter du bon coté sur terre

 

 

quand je parlais de force centrifuge c'est celle due à la rotation de la terre autour du soleil pas la rotation propre de la terre sur elle même .....( dans la sphère d'influence et dans ta '' punition'' c'est celle la qui intervient )

Le raisonnement de ce probléme ne tient compte que de la rotation de la terre et sa conséquence: la force centrifuge. S'il n'y avait pas de soleil, ce serait pareil..sauf que la terre continuerait à tourner, mais avec une trajectoire rectiligne.

 

c) comme toujours , en mécanique , si on ne veut pas se perdre , il faut bien définir le système , et le référentiel d'étude , en précisant si il est galiléen ou non , sinon c'est sous entendu et c'est le début de la fin on passe d'un référentiel à un autre , il manque des forces etc .....mais je suis comme tout le monde et il m'arrive bien des fois de vouloir aller trop vite .....

Tu prends le meme référentiel que celui que tu prendrais pour calculer l'orbite d'un quelconque satellite.

 

 

amicalement !

 

Amicalement moi aussi c'est toujours enrichissant ces discussions bien que ce soit difficile de communiquer par l'intermédiaire d'une machine.

Dans ce cas présent on semble se contredire, mais si on discutait de vive voix on serait totalement d'accord :)