La loi du corps noir permet de comprendre l'appellation infrarouge thermique, domaine privilégié d'émission des corps (noirs ou approchés) de température de l'ordre de plusieurs dizaines à quelques centaines de Kelvin, lorsque le visible est le domaine privilégié d'information des corps stellaires plus chauds.
Imagerie IR
Difficulté : ☆☆ Temps : 15 min
La figure ci-jointe montre la planète Saturne et ses anneaux, dans l'infrarouge thermique à .
Etudier la carte de température des anneaux. Que met en évidence cette observation ?
La période orbitale des anneaux étant de l'ordre de 10 h, estimer l'ordre de grandeur de la durée de réchauffement des anneaux.
Difficulté : ☆ Temps : 10 min
On cherche à observer dans l'infrarouge aux longueurs d'onde suivantes : 2, 5, 20, 60 microns. Indiquer les températures maximales du détecteur, pour éviter qu'il soit saturé par son propre signal (on prendra une marge d'un facteur 10 par rapport à la loi de Wien).
[2 points]
Proposer des solutions pour le refroidissement nécessaire.
[2 points]
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Interpréter la figure en s'appuyant sur le codage de couleur de la température.
Sur ce cliché, les anneaux tournent dans le sens horaire. Le codage de couleur indique une température de l'ordre de 83 K. Après leur passage dans l'ombre de la planète, ils émergent à une température inférieure, d'ordre de 80 K.
Estimer la mesure du secteur angulaire sur lequel la température des anneaux retrouvent la valeur chaude d'équilibre.
Très grossièrement, le secteur angulaire sur lequel la température des anneaux retrouve la valeur d'équilibre représente de l'ordre de 45 degrés, soit 1/8 de période. La constante de temps du réchauffement est donc de l'ordre de grandeur de l'heure.