Le temps géologique 2007 II) concept et mesure 2.1 Les concepts Mythologie grecque, pour Aristote l’univers été en deux sphère homocentrique, sublunaire, supra lunaire. L’univers était une sphère qui enveloppe la terre. Le temps cycliqueconforme à son origine. Copernic (16ème siècle) système héliocentrique. Newton (17ème siècle) espace vide et infini ; corps relié par l’attraction universelle. Espace : uniforme et isotrope. Trajectoire et vitesse des objets définie par la mécanique classique. Le temps s’écoule uniformément et continuellement dans un sens ; il est homogène uni sens. Le temps universel, identique à lui-même en tout point, mesurable avec précision : constante de la rotation de la terre. 19ème siècle irréversibilité des phénomènes démontrés en physique : augmentation de l’entropie. Mais temps et espace inerte et indépendant. 20ème siècle constance de la rotation de la terre (illusion) Einstein : théorie de la relativité invariance de la lumière dans le vide impossibilité d’une propagation instantanépas de temps absolue. Distance et temps n’ont un sens que relativement à un observateur donné. Temps et espace dépende du système de référence. 2.2 Mesure de la durée 2.2.1 Méthode anciennes (le temps solaire) Le temps solaire Temps solaire : 1 jour, intervalle entre 2 passages du soleil au méridien. Mesure de l’angle horaire = temps solaire le jour est divisé en 24h = 1 heure = 15° Kepler + Newtonmouvement apparent du soleil plus rapide en hiver (distance terre soleil minimal) Ecart entre hiver et été un quart d’heure. Cadran solaire, clepsydre (horloge a eau) Horloge mécanique : fin de 13ème siècle Le temps sidéral 1 jour = intervalle entre 2 passage d’une même étoile au méridien. Mais chaque jour dérive du soleil de 1° vers l’est à travers les étoiles. D’où le jour sidéral est plus court que le jour soleil d’environ 4 min Une évolution autour du soleil une rotation de plus par rapport aux étoile que par rapport au soleil. Duré du jour solaire est de 24h, soit 86400 seconde par jours. Mais la rotation de la terre n’est pas constante, donc cette définition de la secondes n’est pas bien. 2.2.2 Nouvelle définition du temps. 1 Le temps géologique 2007 le temps des éphémérides. Année tropique entre 2 passage du soleil au point vernal gamma (c.-à-d. a la déclinaison du zéro : équinoxe de printemps. Voir poly Année tropique, cycle de l’année d’équinoxe de printemps. Selon l’équation de la mécanique céleste la seconde des éphémérides est ainsi définie. 1s= 1/31556925,9747 de l’année tropique. Le temps atomique L’horloge atomique utilise les oscillations du césium 133. Ainsi 1 seconde de temps de temps des éphémérides correspond a : 9192631770 période. Référence faite au jour sidérale, une année tropique correspond a 365,24219 jours solaire moyen. Mais pendant une année tropique, par suite de la révolution autour du soleil, le mouvement de la terre par rapport aux étoiles vaut exactement 1 jour de plus. Une journée sidérale vaut, 365,24919/366,24219 jours solaires. Nouvelle horloge atomiques a fontaine de césium : Précision de la seconde donnée a 1 partie pour 1015 soit une seconde 31 million d’année. La seconde unité fondamentale de référence (mètre lumière ampère) 1m = longueur par courue par la lumière en 1/299792458s. III) Echelle de temps ; calendrier et chronologie 3.1 Le calendrier 3.1.1 Le calendrier Julien Calendrier lunaire dit synodiques base sur la lunaison de 29,5 jours. 2 Rome 7ème siècle avant J.C (fondation de Rome) l’année compte 304 jours répartis en 10 lois. Réforme : +2 mois synodique, janvier février. 1 année : 354 jours. Sous jules César, écart entre le calendrier et le soleil : 90 jours (en avance). Etablissement du calendrier julien : Sogigens d’Alexandrie : année de 365,25 jours, soit 3 années à 365 jours, et une à 366 jours, l’année bixestile. Année 46 avant J.C = année de la confusion. Intercalation de 90 jours supplémentaire = 455 jours. Etablissement du calendrier grégorien mais décalage progressif de l’équinoxe. ¾ d’heure4 ans (légère différence entre jours solaire et jours sidéral) En 1582 : décalage de 10 jours nouvel ajustementsuppression d’une année bissextile. Grégoire XIII avance le calendrier de 10 jours du 4 octobre au 15 octobre 1582. Le temps géologique 2007 3.2 La chronologie géologique Etablissement de la succession des événements de l’histoire géologique. Échelle stratigraphique, chronologie relative. Calcul des âges des événements successifs et durée de période. Chronologie absolue. Géochronologie IV) Datation relative. 4.1 Principes. Principe de superposition, principe de continuité + d’identité paléontologique + principe d’inclusion + principe de recoupement. Echelle relative échelle stratigraphique. Unité stratigraphique de base : l’étage. Etage = temps nécessaire a l’empilement de couche sédimentaire qui s’individualise entre deux coupure significative. Stratotype. Nom = région – type ou localité-type+ien Ex Touraine turonien. V) Datation absolue. 5.1 Méthodes naturalistes Méthodes des vaves de geer (1912-1940) Lacs Scandinavie, 1 varve = 2 couche dépôt annuel, dépôt estivale, dépôt hivernal (argile foncé petit organisme, a cause de la glace). La couche claire vient des grains de sable qui vont dans le lac avec la fonte des neiges. Croissance des coraux Wells (1923). Les coraux créé du calcaire, mais s’arête pendant la nuit, donc cela créé des strie de croissance journalière et cycle annuels. Ex au dévonien = 400Ma Polypiens 400 strie / cycle annuel. 5.2 Radio chronologie. 5.2.1 Principe Isotopes radioactifs élément radiogéniques + particule alpha (noyaux d’hélium) particule béta ou rayon gamma. L’effectif d’une population d’atome radioactif diminue exponentiellement dans le temps. Si N0 = effectif initial a t0, a t l’effectif N(t) devient N(t)= N0e-λt . En général on ne connait pas le nombre de noyaux initial mais on peut connaitre le nombre de noyau fils, Nf = N0 – Nt Nf=Nt eλt – Nt d’où Nf/Nt+1=eλt t=1/λ * ln (Nf/Nt+1). Si à t0 N0>>Nf on peut alors calculer t. Ceci suppose que N est bien intégré au minéral lors de sa cristallisation, que l’élément fils est stable, entièrement conservé, et que le système est clos, c.-à-d. qu’il n’ya pas eu d’élément fils avant la désintégration. Période de t de l’élément radioactif = temps nécessaire pour que ½ des noyaux père se soit désintégré en noyau fils. Ainsi au temps t ½ Nf=Nt d’où t=ln2/λ. 3 Le temps géologique 2007 Méthode Uranium – Thorium plomb U dans le zircon (ZnSiO3 et l’apatite (phosphate) trouvé dans le granite. 238 238 92 U 20682Pb + 8 42He Λ= 1.551.10-10 a-1 d’où t ½ = 4.468.109 années Méthode U Th Pb datation roche de 10 million à 5 milliard d’années. Conclusion Méthode stratigraphique + radio chronologie calendrier de l’histoire de la terre = échelle chrono stratigraphique. Age de la terre Gneiss d’Acasta (canada) 4 milliard d’année. Zircons d’Australie 4.4 milliard d’année Météorite : canyon Diablo 4.55 milliard d’année 4