10coursgéologie

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Thème LA PLANETE TERRE ET SON ENVIRONNEMENT
Quelle place occupe la Terre dans le système solaire ?
Introduction : la place du système solaire dans l’univers.
- L’univers est constitué d’un ensemble de centaines de millions de galaxies.
- Une étoile est un corps céleste constitué de gaz chauds et qui émet de la lumière. Le soleil est l’étoile la plus
proche de la Terre.
La deuxième étoile la plus proche de nous est Proxima du Centaure (270 000 UA) soit 4 années lumière
(al) !!!
- Le système solaire est un ensemble formé d’une étoile (le soleil) source d’énergie, et de différents objets de
tailles variables qui gravitent autour. Le soleil est situé au centre du système solaire. C’est une sphère de
1.400.000 km de diamètre, formée de gaz H et He à très haute température. Il contient à lui seul 99 % de la
matière du système solaire. Le système solaire est âgé de 4,6 Ga (= 4,6 giga années soit 4,6 milliards d’années).
1. La Terre est une planète du système solaire.
Autour du soleil gravitent différents objets comme les planètes, les satellites, les astéroïdes et les comètes.
Certains ont été vus dans le TP1 (planètes telluriques et gazeuses, corps de glace).
- Les planètes sont des corps célestes non lumineux par eux-mêmes, en mouvement autour d’une étoile.
Planète tellurique (ou interne)
Planète gazeuse (ou externe)
4 (Mercure, Vénus, la Terre et Mars)
4 (Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune)
Proches du soleil
Eloignées du soleil
Surface rocheuse silicatée (famille des principaux
minéraux terrestres), noyau en fer
Pas de surface solide. Formées de gaz (hydrogène et
hélium)
Forte masse volumique
(3 à 5 g.cm-3)
Faible masse volumique (proche de 1 g.cm-3)
Petites (diamètre inférieur à 12 800 km)
Grosses (diamètre variant entre 50 000 et 150 000 km)
Activité interne sur la Terre, peut-être Vénus
Pas d’activité interne (pas de sol)
Activité externe sur toutes sauf Mercure (pas
d’atmosphère)
Activité externe sur toutes (ex. : tache rouge de
Jupiter)
Eau liquide en surface uniquement sur Terre
Pas d’eau
Tableau comparatif des planètes telluriques et gazeuses.
- Une galaxie est un ensemble de quelques
centaines de milliards d’étoiles, qui se déplacent
dans le milieu interstellaire. Notre galaxie se
nomme la Voie Lactée.
Vue artistique de la Voie Lactée.
© http://www.science-et-vie.net/definition-voie-lactee-201.html

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Lithosphère
Coupe d’une planète tellurique (la Terre) Coupe (très simplifiée) d’une planète gazeuse (Jupiter)
- La lithosphère est l’enveloppe la plus superficielle de la Terre. Elle correspond aux plaques tectoniques en
mouvement.
- Lithosphère et manteau sont constitués de roches silicatées.
- Le noyau terrestre est métallique : constitué d’un alliage de fer et de nickel.
- Pour Jupiter, on suppose l’existence d’un noyau rocheux (avec aussi du fer ?), le reste de la planète est
constitué d’hydrogène (H) et d’hélium (He). Avec la hausse de la pression, ces gaz passent à l’état liquide en se
dirigeant vers l’intérieur de la planète. La coupe est extrêmement simplifiée.
- Les satellites sont des corps gravitant autour d’une planète. On en dénombre une centaine dans le
système solaire. Ils sont plus petits (200 à 2 600 km de diamètre). Ils sont :
- Telluriques (= rocheux) : Lune (satellite de Terre), Io (satellite de Jupiter).
- Ou de glace (= mélange glace et roches) : Titan (satellite de Saturne). Pluton, neuvième « planète », se
rapproche de cette catégorie (mais ce n’est pas un satellite).
NB : Il y a du volcanisme actif sur Io. Terre et Io sont donc les deux seuls corps du système solaire où on observe
un volcanisme actif.
- Les petits objets (< à 200 km) comprennent les astéroïdes qui sont de petits corps rocheux (présence
d’une ceinture d’astéroïdes entre Mars et Jupiter) et les comètes constituées d’un noyau de glace et de
poussière.
Pour conclure. La Terre est la seule planète du système solaire pourvue d’eau sous les 3 états, d’une atmosphère
riche en O2 et qui possède des formes de vie.
En complément, vous pouvez voir les sites internet :
neufplanetes.org
http://www.planete-astronomie.com/__medias/Rotation/Rotation_Systeme_Solaire.swf
http://www.espace-sciences.org/animations/systeme-solaire.htm
0 Km
150 Km
Manteau
2900 Km
Noyau
(fer et nickel)
6400 Km
Gaz (H et He)
0 Km
1500 Km
Liquide
H et He
57000 Km
Noyau
(roches ?
fer ?)
71400 Km

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2. Le Soleil est une source d’énergie.
Toute planète du système solaire reçoit de l’énergie solaire : la Terre reçoit en moyenne une
constante de 1370 W.m-2 à la surface de son atmosphère (c’est la constante solaire). La quantité
d’énergie reçue par unité de surface diminue avec l’éloignement au soleil. Cette diminution est
proportionnelle à l’inverse du carré de la distance. Voir graphique du flux solaire reçu en fonction de la
distance.
Énergie reçue
(unité arbitraire)
Distance au soleil (UA)
Toutefois, l’énergie solaire reçue par la Terre est variable selon la latitude : il fait plus chaud à
l’équateur qu’aux pôles (TP2).
Cause : c’est la sphéricité de la Terre qui est à l’origine de cette inégale répartition.
Conséquence : existence de bandes climatiques réparties selon les latitudes.
Terre
Plus on s’approche de l’équateur plus l’angle d’incidence est élevé (proche de 90°) donc plus l’énergie
reçue est importante (la surface éclairée par le rayon est petite, donc l’énergie est plus « concentrée »).
C’est l’inverse vers les pôles.
Légendes communes aux deux schémas :
Surface éclairée Rayon incident
Angle d’incidence
Pôle Nord
Équateur
Pôle Sud
Énergie reçue par les planètes en fonction de
leur distance au soleil
Répartition de l’énergie solaire suivant les
latitudes
S
O
L
E
I
L
Mercure
Terre Jupiter

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L’énergie reçue dépend également de la période de l’année : il fait plus chaud en été qu’en hiver (TP2).
Cause : l’axe de rotation de la Terre est incliné de 23,5° par rapport à la verticale.
Conséquence : existence de saisons (été lorsque l’axe de rotation est incliné vers le soleil et
inversement).
Axe de rotation
Été (sostice) Hiver (solstice)
Répartition de l’énergie solaire au cours de l’année
Pour le schéma, seule la France a été prise en exemple. Pour les légendes, voir au-dessus.
- En été dans l’hémisphère nord, l’angle d’incidence est élevé (le soleil est haut dans le ciel) et l’énergie
reçue est importante. Ceci est couplé avec des jours longs.
- En hiver dans l’hémisphère nord, l’angle d’incidence est petit (le soleil est bas dans le ciel) et
l’énergie reçue est faible. Ceci est couplé avec des jours courts.
Bien entendu, du fait de cette configuration, les saisons sont inversées entre l’hémisphère nord et
l’hémisphère sud.
Enfin, notez que ce n’est pas la distance au soleil qui provoque les saisons (idée souvent la plus
répandue : en effet, la Terre est plus proche du soleil vers le 6 janvier, or c’est vers cette date que les
températures sont les plus basses !).
Application : graphiques et TP.
Lien internet : http://culturesciencesphysique.ens-lyon.fr/par_type_de_ressource/documents/Eclairement.swf
L’énergie est donc répartie inégalement sur Terre (dans le temps et dans l’espace). Quelles sont
les conséquences de cette inégale répartition au niveau de l’atmosphère et de l’hydrosphère.
PN
France
Equateur
PS
S
O
L
E
I
L
PN
France
Equateur
PS

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3. La Terre possède deux enveloppes fluides : l’atmosphère et l’hydrosphère.
On considère que la Terre possède quatre enveloppes externes dont le fonctionnement est observable
depuis le sol mais également depuis l’espace par des satellites (artificiels) :
- L’atmosphère : enveloppe gazeuse qui entoure la planète (applications des satellites : domaine de la
météorologie, avec le déplacement des nuages ; mesure de la concentration en ozone dans
l’atmosphère…) ;
- L’hydrosphère : enveloppe qui regroupe l’eau sous ses états liquide et solide (applications des
satellites : suivi des courants marins, de la température de l’eau…) ;
- La lithosphère : enveloppe formée de l’ensemble des roches superficielles (applications des satellites :
suivi du déplacement des plaques tectoniques par GPS) ;
- La biosphère : enveloppe qui contient l’ensemble des êtres vivants (applications des satellites : suivi
des cultures (maturité), de la déforestation…).
Ces enveloppes interagissent entre elles (échanges) et sont fragiles. L’homme peut bouleverser
leur fonctionnement.
3.1 L’atmosphère terrestre.
On considère que sa limite supérieure se trouve vers 1.000 km d’altitude, mais elle est
essentiellement concentrée dans les 40 premiers kilomètres.
L’atmosphère est constituée de N2 (78%), d’O2 (21%) et de gaz rares (1%) et est stratifiée en
couches distinctes. Le profil thermique de l’atmosphère montre clairement l’existence de couches
différentes : la couche la plus basse (environ 10 Km) est la troposphère. C’est dans cette couche que se
passent l’essentiel des phénomènes météorologiques et la température baisse avec l’altitude. La
stratosphère vient ensuite (jusqu’à 50 Km), où la température augmente. Un peu au-dessus de la
séparation troposphère-stratosphère se trouve la couche d’ozone (O3), qui protège la Terre du
rayonnement UV mutagène. Par la suite viennent la mésosphère puis l’ionosphère. Voir le TP3 ,
document 1.
L’atmosphère contient également des gaz à effet de serre (GES) en très faibles quantités,
particulièrement H2O, CO2 (0.038% soit 380 ppm ou parties par million), CH4 (0,00018% soit 1800 ppb
ou parties par milliard). Ces gaz sont indispensables au maintien d’une température compatible avec la
vie. En effet, la Terre chauffée par le soleil évacue cette chaleur sous forme d’un rayonnement
infrarouge vers l’espace. En traversant l’atmosphère, ce rayonnement est absorbé par les GES. Ces
derniers émettent à leur tour un rayonnement IR dont une partie est renvoyée vers le sol. Ainsi, la
température de surface est augmentée de 33°C (donc il fait +15°C en moyenne au lieu de -18°C sans
effet de serre). Schéma de l’effet de serre, voir TP3.
Cet effet de serre existe également sur les autres planètes telluriques pourvues d’une atmosphère, particulièrement Vénus.
Exemple de satellite « artificiel ».
© http://ccrs.nrcan.gc.ca/resource/tutor/fundam/chapter2/02_f.php