Diamètre des objets du système solaire en fonction de leur masse

© Quentin Gibaud Bernard - 2013
Thème 2 : La Terre dans l’Univers, la vie et l’évolution du vivant : une planète habitée
Chapitre 1 : La Terre, une planète habitée
Quelles sont les caractéristiques de la Terre permettant le développement de la vie ?
I- Les particularités de la planète Terre
1) La Terre, un objet du système solaire
Activité : La place de la Terre dans le système solaire.
Objets du
système solaire
Mercure
Vénus
Terre
Mars
Astéroïdes
Jupiter
Saturne
Uranus
Neptune
Distance au
soleil
(millions de km)
57,9
108,2
149,6
227,9
360
778,6
1433,5
2872,5
4495,1
Diamètre
(km)
4879
12 104
12 756
6794
100
142 984
120 536
51 118
49 528
Densité
5,42
5,24
5,51
3,93
3,40
1,32
0,68
1,27
1,63
Température
moyenne
(°C)
180
460
15
-50
-73
-110
-140
-195
-200
Pression à la
surface
(hPa)
0
90 000
1 000
6
0
7 000
14 000
12 000
15 000
Epaisseur de
l’atmosphère
Quasi
inexistante
350
500
> 100
Néant
1 000
1 000
6 500
4 500
Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune sont des planètes gazeuses. Elles ont une masse volumique faible
et un diamètre élevé.
La Terre, Mars, Mercure et Vénus sont des planètes rocheuses (ou telluriques). Elles ont une masse
volumique élevée et un diamètre moins important.
Les astéroïdes ont un assez faible diamètre mais une masse volumique importante.
Ces objets sont elliptiques, ils tournent autour du soleil en décrivant des ellipses.
Mercure
Vénus
Terre
Mars
Astéroïdes
Jupiter
Saturne
Uranus
Neptune
1
10
100
1000
10000
100000
1000000
0 1 2 3 4 5 6
DIAMÈTRE (KM)
MASSE VOLUMIQUE
Diamètre des objets du système solaire en fonction de
leur masse volumique

© Quentin Gibaud Bernard - 2013
Bilan :
Je suis une gigantesque bulle gazeuse d’hydrogène et d’hélium, je représente à moi seul 99,8% de la
masse du système solaire. Je suis à une très haute température et émet ma propre lumière ; je suis le
soleil.
Nous gravitons autour du soleil sur des trajectoires elliptiques. Nous sommes au nombre de huit et
sommes de différentes natures chimiques. On nous classe en deux groupes :
Les planètes proches du Soleil (La Terre, Mars, Mercure et Vénus) de petite taille. Nous
sommes constituées de roche. Nous sommes les planètes telluriques.
Les planètes lointaines du Soleil (Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune) : nous sommes
constituées d’énormes bulles de gaz. Nous sommes les planètes géantes.
Nous sommes de blocs de glace et de poussière traversant le système solaire sur des orbites très
allongées qui nous ramènent périodiquement vers le Soleil : nous sommes les comètes.
Nous sommes d’innombrables corps rocheux de tailles très variées (du grain de poussière à plusieurs
kilomètres) et gravitons sur une orbite située entre celles de Mars et de Jupiter : nous sommes les
astéroïdes.
Nous dérivons des corps précédents quand ces derniers se percutent et sommes de tailles inférieures
le plus souvent. En percutant les planètes, nous créons des cratères d’impact. Nous sommes les
météorites.
2) Les particularités de la Terre permettant le développement de la vie
Hypothèses :
 Température modérée
 Dioxygène
 Eau liquide
 Présence d’une atmosphère
Activité 1 : La température de la Terre
Problème : Comment expliquer la température de 15°C à la surface de la Terre ?
Première hypothèse :
La température varie en fonction de la distance
Conséquence vérifiable : Si mon hypothèse est
juste, plus la planète est proche du Soleil, et plus
sa température est élevée.
Seconde hypothèse :
La présence de l’atmosphère
Conséquence vérifiable : Si mon hypothèse est
juste, les planètes à la même distance du Soleil
auront une température différente selon
l’atmosphère.
On allume la lampe, qui matérialise le Soleil.
On place d’abord le thermomètre à 50 cm de la lampe, après l’avoir faite chauffer deux minutes.
On rapproche la lampe de 10 cm toutes les deux minutes.
On note les valeurs obtenues dans le tableau suivant :
Distance
(cm)
50
40
30
20
10
0
Température
(°C)
22,7
22,9
23,2
23,6
25,4
89

© Quentin Gibaud Bernard - 2013
Avec notre expérience, on a obtenu les résultats que l’on attendait. En effet, plus la distance est
importante, moins la température est élevée.
Notre courbe a la même allure que la courbe théorique.
Les températures réelles ne sont pas équivalentes aux températures théoriques pour Vénus et la Terre.
On peut supposer que l’atmosphère rend la température plus importante.
La température correspond donc à la présence d’une atmosphère et de la distance au soleil.
Vénus
Mercure
Terre
Mars
-100
0
100
200
300
400
500
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6
Températures de surface (°C)
Distance au Soleil (UA)
Variation des températures moyennes de surface en fonction de la
distance au Soleil
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
010 20 30 40 50
Température (°C)
Distance (cm)
Evolution de la température en fonction de la distance
-200
-100
0
100
200
300
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
Température (°C)
Distance au Soleil (UA)
Courbe de la variation des températures théoriques de surface des
planètes telluriques et de la lune en fonction de leur distance au soleil

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Activité 2 : L’atmosphère de la Terre, une condition propre à la Terre ?
L’épaisseur de l’atmosphère et la composition sont différentes selon des planètes.
Les planètes Mars, la Terre et Vénus sont suffisamment froides (car éloignées du Soleil) pour retenir
les molécules composant l’atmosphère. Au contraire, Mercure est trop chaude pour pouvoir retenir
une atmosphère. C’est donc pour cela qu’il n’y a pas d’atmosphère sur Mercure, mais qu’il y en a sur
Mars, la Terre et Vénus. La masse permet également de retenir l’atmosphère.
L’atmosphère terrestre est principalement composée de diazote et de dioxygène. En revanche,
contrairement aux autres planètes, il n’y a que très peu de gaz à effet de serre tels que le CO2 (gaz
majoritairement présent dans les atmosphères des autres planètes).
Notre atmosphère est indispensable à la vie car la couche d’ozone filtre certaines radiations solaires
dangereuses pour les êtres vivants. L’épaisseur de l’atmosphère est due à la masse et à la distance au
soleil. C’est une couche protectrice des UV.
Toutes les planètes ont de l’eau, mais seule la planète Terre a de l’eau liquide. Les autres planètes
n’ont que de l’eau sous forme gazeuse et/ou solide. La Terre a de l’eau sous ses trois états.
Bilan : La Terre est la seule planète du système solaire permettant des conditions physico-chimiques
(pression, température) permettant la présence d’eau liquide et d’une atmosphère compatible avec la
vie (couche d’ozone protectrice).
La présence d’une atmosphère permet la mise en place d’un effet de serre qui contribue au
réchauffement de la planète.
L’atmosphère de la Terre est épaisse. La présence de cette atmosphère est liée à la masse de la Terre
et à sa distance au Soleil.
En effet, la masse de la planète permet de développer une force de gravité suffisante pour retenir les
molécules et éviter qu’elles ne se dispersent dans l’espace.
La distance au Soleil est responsable de la dispersion des molécules atmosphériques : une planète trop
proche du Soleil ne peut conserver son atmosphère car ses molécules sont trop agitées et finissent par
échapper à la force de gravité de la planète.
Cette distance au Soleil et la présence de l’atmosphère déterminent une pression et une température
moyenne au sol, particulières à notre planète. Elles permettent ainsi la présence d’eau liquide.
Terre
Vénus
Mars

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3) Planète habitée, planète habitable
La singularité de la Terre permettant de défendre une zone d’habitabilité autour des étoiles.
Zone d’habitabilité : zone où une planète possédant une atmosphère est à une distance de son étoile
telle que la présence d’eau liquide en surface est possible.
De telles conditions pourraient exister sur des exoplanètes qui possèderaient des caractéristiques
voisines de celles de la Terre. Cependant, aucune vie n’a été détectée à ce jour.
II- La Terre, une planète habitée : la biodiversité et son évolution
Comment définir la biodiversité ? Quels sont les facteurs à l’origine de son évolution ?
La biodiversité se définit à trois niveaux différents :
- La biodiversité des écosystèmes : les milieux de vie déterminent les espèces y habitant.
- La biodiversité des espèces : c’est le nombre d’espèces présentes dans un milieu
- La biodiversité génétique au sein d’une espèce : on constate des différences entre les individus
d’une même espèce. Ces différences ont une origine génétique liée à la présence des allèles.
La biodiversité évolue au cours du temps sous l’action du climat mais aussi de l’activité humaine.