Place forme et constitution de la Terre J-P Geslin

Jean-Pierre Geslin, professeur.
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Place, constitution et origine de la Terre
I- La terre dans l’univers :
Notre système solaire est
constitué d’une étoile appelée « le
Soleil » qui brûle de l’hydrogène
et qui tourne sur lui-même (en 25
jours à l'équateur mais en 36 j aux
pôles…) et de 8 + 1 planètes1
tournant, elles, autour du Soleil.
Le mot « planète » vient du mot
grec signifiant "vagabond".
Les 8 (auparavant 9) planètes :
1. Mercure : c’est la plus proche
du soleil. Elle tourne
autour de lui en 88 jours et
sur elle-même en 59 jours
terrestres. 4880 km de
diamètre. Elle est quasi
dépourvue d’atmosphère :
son ciel apparaît donc noir
avec un soleil 2,5 fois plus
grand que sur Terre. Des
cratères d’impacts de
météorites à sa surface, des
coulées de lave et de gran-
des falaises formées lors
de son refroidissement.
2. Vénus est appelée parfois « étoile du berger2 », « étoile
du matin » ou « étoile du soir » du fait de son éclat marqué. Elle
tourne autour du Soleil en 224 jours et sur elle-même en 243
jours. La rotation de Vénus s’effectue d'est en ouest. Pour un
observateur situé à sa surface, le soleil se lèverait donc à l'ouest
et se coucherait à l'est. Vénus a un diamètre de 12104
kilomètres. Son atmosphère est constituée de gaz carbonique
avec des nuages de gouttelettes d’acide sulfurique. Sa surface
est plus chaude que celle de Mercure car il existe un effet de
serre. Des cratères d’impacts de météorites à sa surface et des
coulées de lave.
1 Planètes = "gros" objets gravitant autour du soleil (ou d’une autre étoile) sans être une étoile (il existe des étoiles doubles). Le
déplacement s’effectue sur une orbite elliptique à ellipticité faible… (Cf. les comètes à forte ellipticité). Une planète
n'émet pas de lumière propre. La notion de « gros » est évidemment à discuter. Cérès avec son diamètre de 1025 km
est considéré comme trop petit pour être 1 planète et on le range dans les astéroïdes. Pluton avec un diamètre de 2240
km n’est plus considérée comme une planète. L’effet de sa propre gravité confère à une planète une enveloppe
sphérique et lui a permis de « dégager le voisinage autour de son orbite » en attirant ce qui l’entoure.
2 Vénus est, en l’absence de Lune, le premier astre visible au coucher du soleil, l’heure où les bergers rassemblaient leurs
troupeaux.
Système solaire (planètes + soleil).
Le Soleil est à gauche, Mercure (la planète la plus proche du Soleil)
et Pluton (la plus éloignée) sont proportionnellement si petites
qu’elles ne sont quasiment pas visibles ici).
Vénus (photographie de la NASA)
Surface de Mercure.
Mercure

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3. La Terre tourne autour du Soleil en 365, 25 jours (soit une vitesse de 108000 km à l’heure ou
27,79 km/s) et sur elle-même d’ouest en est en 1 jour. Elle se situe à une distance d'environ 150
millions de kilomètres du Soleil. Pour s’évader de son influence liée à la gravité, il faut atteindre
une vitesse de 40320 km/h soit 11,2 km/seconde. Son atmosphère est composée de 78% d'azote,
de 21% d'oxygène (O2) et de 1% pour les autres constituants (dont le dioxyde de carbone CO2).
Cette atmosphère nous protège de la plupart des météorites en les brûlant avant qu'ils ne frappent
la surface. La terre est la seule planète du système solaire
abritant la vie. Vue de l’espace (page 6), ses océans
apparaissent bleus, ses continents bruns et verts et ses
nuages blancs.
4. Mars (« la planète rouge »)… les Romains l’ont
nommée ainsi en l’honneur de leur dieu de la guerre.
Située à 1,5 fois la distance Soleil-Terre. Tourne autour
du soleil en 687 jours et sur elle-même en 24,6 heures.
Atmosphère : dioxyde de carbone : 95,32%, Azote :
2,7%. Oxygène et vapeur d’eau (1000 fois moins que sur
Terre) sont présents en quantité minime. Peu de nuages. 1
calotte polaire située alternativement à chaque pôle est
constituée de dioxyde de carbone gelé.
5. Jupiter est la plus grosse, couleur jaune-orange. Située
à 5, 2 fois la distance Soleil-Terre. Tourne autour du
soleil en 4333 jours et sur elle-même en 0,41 jours. 11
fois le diamètre de la Terre, 142 800 kilomètres de
diamètre à l’équateur. Un anneau unique de poussières
qui n’est pas visible depuis la Terre et qui a été découvert
en 1979 par la sonde Voyager. Planète gazeuse sans sol à
atmosphère constituée d'hydrogène (environ 90 %) et
d'hélium (environ 10 %) avec de petites quantités de
méthane, d'ammoniaque, de vapeur d'eau... La grande
tache rouge est en fait une tempête gigantesque qui
tourne en sens inverse des aiguilles d’une montre.
6. Saturne, de couleur jaune pâle, possède 7 anneaux,
dont certains bien visibles, constitués d’une multitude de
particules de poussières et de glace. Située à 9,5 fois la
distance Soleil-Terre. Rotation autour du Soleil en 29,5
années terrestres et sur elle-même en 10 heures et 39
minutes (= 0,43 jours). Diamètre de 9,5 fois celui de la
Terre soit 119 300 kilomètres à l'équateur. Saturne est la
seule planète dont la densité est inférieure (de 30 %) à
celle de l’eau. Planète gazeuse sans sol à atmosphère
composée principalement d'hydrogène (97 %) avec de
petites quantités d'hélium et de méthane...
Dans la mythologie Saturne est l'équivalent romain du
dieu grec Cronos. Il est le fils d’Ouranos et le père de
Jupiter.
Jupiter avec sa « grande tache rouge ».
Saturne avec ses anneaux.
Mars

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7. Uranus a été découverte par William Hershel le 13
mars 1781. Sa couleur bleue est due à du méthane. Située à
19,2 fois la distance Soleil-Terre. 11 anneaux, l’extérieur
nommé epsilon est principalement composé de blocs de
glace d'une grosseur de quelques mètres et les autres sont
formés de poussières.
Uranus tourne autour du soleil en 84 ans et sur elle-même
en moins de 17 heures et 14 minutes (˜ 0,75 jours). Son
axe de rotation est incline de 80% par rapport à son orbite.
Comme Vénus, sa rotation s’effectue d'est en ouest. 4 fois
le diamètre de la Terre. Atmosphère composée de 83%
d'hydrogène, 15% d'hélium et 2% de méthane. Vents
violents. L’existence d’un noyau rocheux est discutée.
8. Neptune.
Galilée, observant Jupiter le 28 décembre 1612 et le 22
janvier 1613, avait fait figurer Neptune sur ses croquis,
pensant qu'il s'agissait d'une étoile. Neptune a été prédite
mathématiquement par un étudiant de Cambridge : John
Couch Adams dès 1843… grâce aux perturbations qu'elle
exerce sur l'orbite d'Uranus… mais les travaux d’Adams ne
furent pas considérés comme sérieux à l’époque! Neptune
fut découverte en 1846 par Johann Gottfried Galle
(astronome allemand de l'Observatoire de Berlin) et
Heinrich Louis d'Arrest (un étudiant Danois en
astronomie qui l’assistait), grâce aux calculs du français
Urbain Jean Joseph Le Verrier de l’observatoire de Paris.
Neptune possède une couleur bleue due à la présence de
méthane. 4 anneaux. Située à 30 fois la distance Soleil-
Terre. Parcourt son orbite autour du soleil en presque 165
ans. Tourne sur elle-même en 16 h. Diamètre de 49 520
kilomètres soit presque 4 fois celui de la Terre. Atmosphère
composée de 85% d'hydrogène, 13% d'hélium, 2% de
méthane et un peu d’ammoniac. Vents violents (jusqu’à
2000 km/h). Une « grande tache sombre » en fait bleutée
avec des traces roses, cyclone tournant de façon anti-
horaire et d’origine similaire à la « grande tache rouge » de
Jupiter a été observée en 1989. Le télescope spatial Hubble
ne l’a pas repérée en 1994 ce qui indique une évolution
rapide de la surface. Une « Petite Tache sombre », au sud
de la « Grande Tache sombre » semble aussi correspondre
à un cyclone.
Dans la mythologie romaine, Neptune (Poséidon en grec)
était le Dieu de la Mer.
9. Pluton : placée ici par habitude, Pluton n’est plus
considérée par les spécialistes comme une planète à part
entière. Il est possible qu'il s'agisse d'un satellite de Neptune
qui aurait perdu sa trajectoire initiale.
Neptune avec sa « grande tache
sombre » observée en 1989 par
Voyager 2 (NASA). Couleur bleue
due à du méthane. 4 anneaux fins et
non visibles de la Terre.
Uranus : 11 anneaux non visibles de
la Terre. Couleur bleue due au
méthane qui absorbe la lumière
rouge dans la haute atmosphère.
Pluton.

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Découvert en 1930 par l'Américain Clyde Tombaugh, ce corps est situé à presque 40 fois la
distance Soleil-Terre. En fait, comme son orbite est plus elliptique que celle de Neptune, pendant
une vingtaine des 165 années de la révolution de cette dernière, Pluton se situe entre le Soleil et
Neptune. Ce fut le cas entre 1979 et 1999. Pluton tourne autour du Soleil sur une orbite très
inclinée en 248,5 ans. Rotation d'est en ouest en 0,27 jours. Pluton est petite (2240 km de
diamètre)… plus petite que la lune et peu dense (d = 1). Elle est formée d’un noyau rocheux
entouré de glace.
Toutes les planètes3 tournent dans le
même sens autour du soleil. Elles tournent
toutes (sauf Pluton non considérée comme une
planète) sur (ou près) du même plan,
appelé écliptique.
Uranus et Pluton « roulent » sur leur
orbite alors que les autres planètes tournent
comme des toupies.
On distingue si on les classe : les planètes
telluriques et les planètes rocheuses…
• Les planètes telluriques (Mercure, Venus,
la Terre, Mars) qui sont les plus proches du soleil,
se caractérisent par leur petite taille, leur faible
masse mais leur forte densité (avec 5,5 c’est la
Terre qui a la plus forte densité) et leur nature
rocheuse. Une planète tellurique est dotée d’un
sol.
• Les planètes gazeuses (Jupiter, Saturne,
Uranus et Neptune) qui sont plus éloignées du
soleil, volumineuses (on parle de planètes
géantes), massives mais peu denses (de 0,7 à 1,6).
Leur atmosphère est constituée d'hydrogène pour
l’essentiel. Elles sont pourvues de nombreux
satellites et sont toutes ceinturées
d'anneaux (satellites détruits ou satellites
avortés ?).
On dit encore que ces 4 planètes sont
« joviennes », c’est-à-dire de la même
nature que Jupiter.
Jupiter est une planète ne possédant pas de
surface solide, sa matière gazeuse devient
simplement plus dense avec la profondeur.
Il en est de même pour Saturne alors que
Neptune (et peut-être Uranus)
présente(nt), elle(s), un noyau rocheux.
3 Quand j’étais enfant, pour retrouver les planètes, nous nous rappelions la phrase mnémotechnique
suivante : « Me Voici Toute Mignonne, Je Suis Une Nouvelle Planète »…
Les transneptuniens :
A partir de 1992, les astronomes ont
découvert une vaste population de petits
corps en orbite autour du Soleil au-delà de
Neptune : « la ceinture d’Edgeworth-
Kuiper » ou « ceinture de Kuiper ».
70 000 de ces "transneptuniens" ont des
diamètres supérieurs à 100 km.
* UB313 est le plus gros : 2 800 km de
diamètre.
* Pluton n’est peut-être que l’un des plus
volumineux de ces corps.
* Segna (du nom de la déesse de la mer chez
les esquimaux) se situe à presque 3 fois la
distance Soleil-Pluton (soit 90 U.A1 du
soleil). 1 800 km de diamètre. Couleur
rougeâtre.
* Quaoar (prononcer kwa-whar) découvert
en 2002, plus éloigné que Pluton, est un
"transneptuniens" d’un diamètre d'environ
1280 km.
Note 1. Une U.A. = distance Terre-soleil = 150
000 000 km. L’étoile la plus proche est à 250
000 U.A. du soleil.
Valeurs des diamètres arrondies…
http://www.astro.uni-bonn.de/~bertoldi/ub313/

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Des satellites naturels tournent autour de certaines des
planètes :
* Mercure et Vénus en sont dépourvues.
* 1 pour notre Terre : … c’est la « Lune » qui tourne sur elle-
même dans le sens inverse des aiguilles d’une montre et autour de
la Terre en 27 jours. Elle orbite à 380 000 km de la Terre et a un
rayon de 1738 km.
* 2 pour Mars (Phobos et Deimos).
* 40 pour Jupiter (dont 4 découverts par Galilée en 1610 : Io,
Europa, Ganymède et Callisto et 24 découverts de 1999 à 2002).
* 30 pour Saturne. Le premier : Titan fut découvert par Huygens
en 1655. Les 4 suivants par ordre décroissant de taille sont Rhéa,
Japet, Dioné et Thétys. 12 nouveaux ont été observés en 2000.
* 22 pour Uranus (les plus gros, découverts par Herschel en 1787,
sont Titania et Obéron. 7 petits nouveaux découverts depuis 1997.
* 11 pour Neptune dont le plus volumineux est « Triton » qui
tourne sur une orbite inverse de celle de sa planète et présente une activité volcanique. 6 ont été
découvert par la sonde Voyager 2 en 1989. 3 repérés en 2002.
* 1 pour la "planète" naine Pluton (Charon découvert en 1978).
Les astéroïdes, les comètes et le milieu interplanétaire :
Il faut ajouter les astéroïdes (sans doute des milliards) qui tournent également autour du soleil et
sont situés pour la plupart entre Mars et Jupiter, des comètes et le milieu interplanétaire.
Le premier astéroïde découvert (en 1801 par Giuseppe Piazzi) : Cérès, est aussi le plus grand (1025
km de diamètre). Les 3 qui ont ensuite été trouvés sont Pallas, Vesta, et Junon. 26 ont une taille
supérieure à 200 km et 400 000 mesurent plus d’un km. On distingue 3 grands types d’astéroïdes (et une
douzaine d’autres plus rares) d’après leur composition. 2 origines possibles : reste d’une planète qui
aurait explosé ou reste de la nébuleuse primitive.
Les comètes :
Ce sont des corps en orbite autour du soleil et au-delà de
Neptune. Certaines plongent vers le soleil avant de s’en éloigner
à nouveau et parmi elles une partie effectuent ce voyage
périodiquement. C'est la chaleur du soleil qui est à l'origine de
la naissance de leur queue. Ces comètes proviendraient :
* soit « la ceinture de Edgeworth-Kuiper » (dans laquelle
évolue Pluton qui n’est peut-être aussi qu’une « comète ratée »).
C’est de cette ceinture que proviennent les comètes à courte
période (comme la célèbre comète de Halley).
* soit du « nuage de Oot » (du nom d’un astronome hollandais)
plus lointain, sorte de cocon d’où proviendraient les comètes à
longue période.
Le milieu interplanétaire comprend la « poussière interplanétaire » = particules solides microscopiques
+ le « gaz interplanétaire » = plasma = courant de gaz et de particules chargées (protons et électrons) en
provenance du soleil = vent solaire.
Une comète.
Notre satellite : la Lune.