Que savons nous de notre planète

Née en même temps que le Soleil de la contraction d'un immense nuage
d'hydrogène, d'hélium et de poussière, la Terre est la seule planète du
Système Solaire qui réunisse toutes les conditions nécessaires à la vie.
C'est la seule aussi qui soit vivante sur le plan géologique, car la cha-
leur résiduelle qu'elle renferme encore est suffisante pour alimenter les
volcans, déplacer les continents et soulever des chaînes de montagne.
Q u e s a v o n s - n o u s d e n o t r e p l a n è t e ?
© J. Deferne et N. Engel, janvier 2007
Que savons-nous
de notre planète ?
par
Jacques Deferne et Nora Engel

Av ertis s em e nt
Le Terre est une planète privilégiée par le fait que les conditions particulière-
ment favorables qui s'y sont trouvé réunies ont permis le développement de la
vie dont l'homme est, aujourd'hui, le maillon le plus récent.
"Que savons-nous de notre planète" tente de montrer comment l’Homme a su ap-
préhender l'environnement qui l'entoure, reconstituer, grâce à son génie, l'archi-
tecture interne de la planète Terre et découvrir les mécanismes qui engendrent
les laves des volcans, déplacent les continents et font surgir de nouvelles chaî-
nes de montagne.
Cet ouvrage n'est pas destiné à des spécialistes mais à toutes les personnes sen-
sibles aux beautés de la nature et curieuses des mystères de notre environne-
ment. Tout en restant rigoureux dans le discours scientifique, il apparaît qu'on
ne peut pas tout expliquer dans les détails et, surtout, qu'il n'est pas possible
d'éliminer tous les termes techniques. Aussi nous sommes-nous efforcés, lors-
qu'ils apparaissent, d'en faire comprendre le sens par le contexte de la phrase.
Cette démarche n'a pas été toujours possible. Nous les avons donc regroupés
dans un glossaire à la fin de l'ouvrage. Ils sont imprimés en couleur dans le
texte lors de leur première apparition.
Plusieurs autres contributions des mêmes auteurs complètent plus en détail
quelques-uns des sujets effleurés dans le présent ouvrage.
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Table des matières
La Terre dans l’espace !3
La mesure de la Terre!10
L’architecture interne de notre planète!18
L’épiderme de la Terre!24
Volcans et tremblements de terre!33
© J. Deferne et Nora Engel, 11 mars 2007

La Terre dans l’espace
Nous sommes dans une galaxie
La galaxie qui héberge le système solaire, une parmi plusieurs milliards d'autres, est
un disque spiralé, renflé
en son centre, constitué
de quelques centaines de
milliards d'étoiles ainsi
que de gigantesques
nuages de gaz et de
poussière. Son diamètre
est d'environ 100'000 an-
nées-lumière. Elle tourne
sur elle-même en un peu
plus de 220 millions
d'années, entraînant sur
sa partie extérieure des
sortes de bras spiraux.
Par les nuits claires d'été, on peut observer notre Galaxie1 par la tranche": c'est la
Voie Lactée, cette magnifique bande lumineuse qui traverse tout le ciel. Avec une
paire de jumelles, on découvre qu'elle est peuplée d'une immense quantité d'étoiles.
10B72, une galaxie semblable à la notre
Vue partielle de la Voie lactée (Photo Noël Cramer)
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© J. Deferne et Nora Engel
1 la galaxie à laquelle nous appartenons s’écrit “Galaxie” avec un G majuscule.

Le Soleil, une étoile dans la Galaxie
Notre Soleil, une étoile parmi plus de 200 milliards d'autres, est situé vers le bord
extérieur de la Galaxie, dans l'un de ses bras
spiraux. Avec son cortège de planètes, il est en-
traîné dans une ronde folle à plus de 230 kilo-
mètres par seconde dans la rotation de la Ga-
laxie.
Le Soleil est la seule étoile dont la surface
soit accessible à notre observation. Sa masse
fluide, d’un diamètre de 1’390’000 kilomètres,
est composée presque uniquement d'hydro-
gène et d'hélium. Tous les autres éléments chi-
miques y ont été décelés, mais en très petites
quantités.
Et, hôte de la Terre, l'homme scrute l'Univers
pour remonter vers son origine, gratte la surface de la planète pour en saisir l'archi-
tecture et toise l'infinitivement petit à la recherche des particules élémentaires qui
constituent la matière.
Caractéristiques du Soleil
distance à la Terre : ! ! 150'000'000 km*
diamètre : ! ! 1'392'400 km
masse : ! !330'000 fois la masse terrestre
densité moyenne : ! ! 1.4
température à sa surface : ! !5’500°
température en son centre : ! !16’000’000°
âge : !4.6 milliards d’années
* la lumière du soleil met 8 minutes et demie pour nous parvenir
Qu’est-ce qu’une année-lumière ?
Les distances qui séparent les étoiles et les galaxies sont colossa-
les et le kilomètre est une unité très insuffisante pour les mesurer.
Aussi exprime-t-on les distances en années-lumière. C’est la dis-
tance parcourue par la lumière en une année. Le vitesse de la lu-
mière étant de 300’000 kilomètres par seconde, une année-lumière
est donc égale à 9’461 milliards de km.
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© J. Deferne et Nora Engel

Le Soleil est encore dans la force de l'âge
Notre système solaire est né, il y a quatre milliards et demi d'années, de la contrac-
tion d'un immense nuage d'hydrogène, d'hélium et de poussière. En s'effondrant sur
lui-même et en se comprimant, ce nuage s'est échauffé jusqu'au moment où la tempé-
rature a été suffisamment élevée pour amorcer la fusion nucléaire de l'hydrogène qui
a fait de cette masse une étoile.
L’effondrement du nuage originel a généré un mouvement tourbillonnaire respon-
sable de la rotation du Soleil sur lui-même, entraînant aussi les planètes sur des orbi-
tes presque circulaires autour de l'étoile mère.
Au cœur du Soleil, une gigantesque fournaise nucléaire
A la surface du Soleil, la température atteint 5'500°. En son centre, où règne une
température de 16 millions de degrés, une gigantesque fournaise nucléaire trans-
forme chaque seconde 650 millions de tonnes d'hydrogène en hélium. Au cours de
cette réaction, 5’000 tonnes de matière disparaissent chaque seconde, converties en
énergie en accord avec la fameuse loi d’Einstein1":
E = m × c2
L'énergie ainsi dégagée empêche d'une part la matière solaire de s'effondrer sur
elle-même et, d'autre part, génère le rayonnement qui réchauffe et illumine les planè-
tes. On estime que le Soleil continuera à briller sans modification notable pendant en-
core environ 5 milliards d'années avant d'avoir épuisé tout l'hydrogène qui alimente
sa fournaise nucléaire.
Les planètes, des grains de poussière
Neuf planètes gravitent autour du Soleil. Les quatre plus proches du So-
leil, Mercure, Vénus, la Terre et Mars sont de petite taille, leur densité est éle-
vée. Elles sont constituées de roches. On les appelle les planètes intérieures
Par opposition, les planètes dites extérieures sont de grande taille, leur densité est
faible. Elles sont fluides, constituées principalement d'hydrogène et d'hélium comme
le Soleil. Ce sont Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. La plus éloignée et la plus pe-
tite de toutes, Pluton, montre quelques particularités qui en font un cas à part.
En regard du Soleil, ces neuf planètes ne sont que de minuscules grains de pous-
sière, puisque leur masse totale ne représente que 0.2"% de celle du système solaire
contre 99.8"% pour le Soleil lui-même. Elles se sont formées par accrétion des résidus
de poussière et de gaz qui gravitaient autour du Soleil en formation, à des distances
variant entre 58 millions et 6 milliards de kilomètres, sur des orbites faiblement ellip-
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© J. Deferne et Nora Engel
1 !L’Energie [E] produite est égale à la masse [m] disparue multipliée par le carré de la vi-
tesse de la lumière [c2].