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La Terre et le système solaire

1 Le système solaire, la place de la Terre dans ce système

1.1 Le système solaire

Grâce à l'utilisation ces dernières années de nouvelles techniques d'observation spatiale, et notamment l'usage de sondes qui permettent d'obtenir des clichés des planètes du système solaire avec une grande précision, l'exploration du système solaire a progressé de façon spectaculaire. Ainsi on peut désormais avoir une approche extérieure des planètes qui le constituent, grâce à ces images captées par les sondes, puis décomposées en une information chiffrée, en fait des coefficients de brillance attribués aux divers points de l'image, pour être transmise sur Terre : c'est l'utilisation du signal analogique.

Le système solaire est un ensemble de planètes groupées autour d'une étoile qui est le soleil. Il faut relativiser son importance : il existerait 100 milliards d'étoiles dans notre galaxie (groupe de milliards d'étoiles qui se déplacent ensemble autour de l'axe de la galaxie), et plus d'un milliard de galaxies dans l'univers !

Le système solaire contient :

  • Une étoile : le Soleil.
  • Des planètes internes ou telluriques : ces planètes, dites aussi rocheuses, présentent une surface solide. Ce sont les 4 planètes les plus proches du soleil avec, de la plus proche à la plus éloignée de cette étoile, Mercure, Vénus, la Terre et Mars.
  • Des planètes externes ou gazeuses : ces planètes géantes sont en fait des noyaux de roche ou de glace entouré essentiellement des deux gaz que sont l'hydrogène et l 'hélium. Ce sont les planètes les plus éloignées du Soleil, avec successivement Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune et Pluton, cette dernière ayant pour particularité (du moins on le suppose) d'être constituée de nombreux matériaux solides.
  • Des satellites orbitant parfois autour de ces planètes (l'unique satellite e la Terre est la Lune).
  • De nombreux corps spatiaux de diverses tailles, depuis les poussières jusqu'aux comètes et aux astéroïdes (il existe une ceinture d'astéroïdes entre Mars et Jupiter, et peut-être un nuage de comètes aux confins du Système Solaire).

Le système ainsi composé est articulé autour du soleil, étoile la plus proche de nous, et dont le diamètre fait environ 100 fois celui de la Terre. Les planètes pour leur part décrivent une orbite presque circulaire autour du soleil, et toutes sensiblement sur le même plan. Elles ont toutes des caractéristiques propres (cf tableau ci-dessous).

1.2 Les impacts météoritiques, leur intérêt

L'origine des cratères que l'on peut apercevoir sur la Lune est désormais connue avec certitude : ce n'est pas le résultat d'une activité volcanique, mais bien des impacts de météorites de tailles variées. A partir de là, l'établissement d'une cartographie lunaire a permis de constater que, la dimension des cratères diminuant avec l'âge de ceux-ci, il était possible de déterminer l'âge de la surface des différentes planètes du système solaire en utilisant les mesures des impacts météoritiques sur ces planètes.

En ce qui concerne la Terre, ces impacts sont rares, même si fort logiquement la Terre a subi le même bombardement météoritique que la Lune. Cette rareté est en fait due à plusieurs phénomènes : la part de la surface terrestre représentée par les océans, ainsi que l'absence de continents au moment où les impacts étaient en plus grand nombre, mais également des phénomènes qui ont effacé les traces d'impacts, comme les bouleversements continentaux dus à la tectonique des plaques et enfin l'érosion.

Signalons aussi un autre intérêt, qui est celui de pouvoir étudier dans les fragments de météorites découverts dans ces cratères la composition chimique du soleil. En effet, les météorites sont des restes de la période de formation de notre système solaire, et ont donc également l'âge du soleil. L'étude de ces météorites a d'ailleurs contribué à émettre une hypothèse sur une possible origine commune des différentes planètes. On pense en effet que celles-ci auraient pu se former par un phénomène d'accrétion, c'est à dire par la collision puis accumulation de météorites qui, par addition, ont pu former des planètes.

1.3 La Terre, planète active

On a pu constater aussi en étudiant les diverses planètes de notre système, que certaines d'entre elles pouvaient être figées, donc qu'elle n'avaient pas d'activité interne, contrairement à une planète comme la Terre dont l'activité est forte. Ainsi dans notre système, des planètes comme Mercure ou la Lune sont inactives : certes, la Lune présente bien des signes d'une activité volcanique, mais elle daterait d'il y a 3, 5 milliards d'années. D'autres planètes au contraire montrent de nombreuses traces d'activité interne. Vénus par exemple, se caractérise par de nombreux tremblements de terre et une dislocation de sa lithosphère qui semble permanente, ainsi que par un volcanisme éruptif avec des coulées de lave.

La Terre est pour sa part une planète très active. Le plancher océanique est sans cesse en mouvement : il se construit au niveau des dorsales, et est englouti dans les zones de subduction. L'érosion attaque les continents, dont le relief se trouve modifié. Enfin, les continents s'accroissent par le volcanisme des zones de subduction, mais décroissent à cause des phénomènes de collisions avec d'autres continents. L'activité de la Terre est donc bien différente de celle des autres planètes du système solaire.

2 Originalités de la Terre

Au niveau du système solaire, la Terre présente des particularités certaines. Tout d'abord, elle est la seule planète à posséder des continents et des océans, l'eau étant sur notre planète principalement à l'état liquide. Ensuite, elle est la seule planète à posséder des êtres vivants, et enfin, les particularités de son atmosphère sont significatives, notamment par sa composition chimique. L'originalité de la Terre tient donc dans les quatre enveloppes externes qu'elle possède : atmosphère, hydrosphère, biosphère et lithosphère.

2.1 L'hydrosphère, son importance sur notre planète

Les conditions particulières de température et de pression existant sur Terre font que l'eau existe sous ses trois états, gazeux, liquide et solide. Néanmoins, l'eau liquide des océans représente à elle seule près de 97 % de la masse totale de l'eau présente sur notre planète.

Les propriétés de l'eau, notamment ses températures de fusion ou d 'ébullition, sont à l'origine de certains phénomènes propres à notre planète :

  • L'évaporation de l'eau grâce à l'énergie solaire, puis sa condensation en pluie pour retourner finalement dans les océans : c'est le cycle de l'eau.
  • L'érosion, qui affecte profondément le relief des continents.

De plus, l'eau des océans est constamment en mouvement, sous l'action de la houle, des marées et des courants océaniques. Ces déplacements ont d'ailleurs un rôle prépondérant dans le phénomène de régulation de la température à la surface de la planète.

2.2 Atmosphère de la Terre

L'atmosphère terrestre, une couche de 500 km d'épaisseur, n'est pas uniforme. On la divise ainsi en diverses couches (cf schéma), qui ont diverses conditions de température et de pression, ainsi que des compositions chimiques différentes. Néanmoins, la composition chimique générale comprend :

  • 78 % d'azote
  • 21 % d'oxygène
  • des constituants divers, tels que l'Argon, le néon, l'hélium, et surtout le dioxyde de carbone qui contribue grandement à l'effet de serre réchauffant la planète
  • de la vapeur d'eau dans les couches basses (les phénomènes météorologiques se produisent ainsi dans la troposphère, entre 5 et 12 km d'altitude)
  • de l'ozone (O3), à une altitude comprise entre 15 et 35 km, dont l'importance réside en sa qualité d'écran contre les rayons ultraviolets émis par le soleil, qui sont nocifs pour les êtres vivants.

De plus, si l'atmosphère est bien découpable en strates aux caractéristiques divers, il faut ajouter que la moitié de sa masse réside en-dessous de 5 km d'altitude.

L'atmosphère terrestre est également constamment en mouvement, sous l'action conjuguée de deux phénomènes principaux :

  • l'échauffement solaire produit un mouvement des régions équatoriales vers les régions polaires, du fait du différentiel de température entre ces deux zones
  • la rotation de la Terre, traduite par la Force de Coriolis, dévie ces mouvements vers la droite dans l'hémisphère Nord, et cers la gauche dans l'hémisphère Sud.

Notons quand même que cette circulation générale est sujette à des modifications localisées.

2.3 La biosphère

La biosphère est l'ensemble des êtres vivants sur la Terre. On peut la diviser en biomes, qui sont des ensembles géographiques correspondant à des milieux de vie (par exemple la garrigue méditerranéenne, la forêt tropicale…).

Chaque biome peut lui-même être divisé en écosystèmes, qui sont des ensembles constitué d'un biotope (milieu physique) et d'une biocénose (ensemble des êtres vivants dans ce milieu).

Signalons enfin, avant de préciser dans le prochain chapitre certaines notions à propos de la biosphère, que les premiers êtres vivants sont apparus dans la mer, d'où l'importance de l'eau dans l'existence même de la biosphère.

3 Mots clés

  • Système solaire : Planète, étoile, galaxie, satellite, Terre, orbite. Planète tellurique ou interne, planète gazeuse ou externe. Astéroïde, comète, météorite.
  • Constituants de la Terre : Atmosphère, hydrosphère, biosphère, lithosphère. Croûte, manteau, noyau.
  • Activité : Activité volcanique, activité sismique. Tectonique des plaques, érosion, sédimentation

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