Terre et Système solaire

La terre notre planète est l’un des éléments qui constitue le système solaire. Et celui-ci est un ensemble formé par les planètes, étoiles, astres, poussières et gaz.

Système solaire

Formation du Soleil

Le soleil comme toutes les autres étoiles de la Galaxie se sont formés par l’accumulation des poussières et vapeurs d’eau qui existaient dans le nuage. Ce qui a conduit à la formation des amas très denses faits d’hydrogène moléculaire. Ce nuage étant gravitationnellement instable, l’effondrement des amas a conduit à la formation du soleil.

Formation des planètes

Les différentes planètes se sont formées grâce au phénomène d’accrétion. C’est l’accumulation de reste de gaz et de poussière du nuage (en forme de disque), n’ayant pas directement été englouti dans la formation du Soleil.

Qu’Est-ce qu’une planète?

Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d’une autre étoile, possédant une masse suffisante pour que sa gravité la maintienne en équilibre hydrostatique (sous une forme presque sphérique, et ayant éliminé tout corps « rival » se déplaçant sur son orbite ou sur une orbite proche).

Pour qu’on parle d’une planète, le corps doit présenter une masse d’au moins 5 × 10²⁰ kg et un diamètre d’au moins 800 km.

En quoi une étoile est-elle différentes d’une planète?

Planète et étoile diffèrent en ceci que l’énergie lumineuse rayonnée par une planète ne provient pas de son sein propre mais de l’étoile autour de laquelle elle gravite.

Ce qui aujourd’hui distingue le plus utilement le concept de planète et celui d’étoile est le mode de formation :

• La formation d’une étoile résulte de l’effondrement d’une sphère de gaz ;
• La formation d’une planète résulte de l’agrégation de poussières dans un disque, suivie ou non d’une accrétion gazeuse, en fonction de la masse du noyau.

Au sein du Système solaire, les planètes ont une orbite elliptique qui est, à l’exception de Mercure, quasi circulaire et dont le Soleil est situé à l’un des foyers. En première approximation, les planètes orbitent toutes dans un même plan nommé écliptique. L’écliptique est incliné de sept degrés par rapport au plan de l’équateur du Soleil. Les planètes orbitent toutes dans la même direction, dans le sens contraire de celui des aiguilles d’une montre lorsque regardées du dessus du pôle nord du Soleil.

Différentes planètes du système solaire.

Les planètes du système solaire peuvent être divisées en trois catégories : les planètes telluriques, les géantes gazeuse et les géantes de glaces.

Planetes telluriques

C’est une planète composée essentiellement de roches et de métal qui possède en général trois enveloppes concentriques (noyau, manteau et croûte). Sa surface est solide et composée principalement de matériaux non volatils, généralement des roches silicatées et du fer métallique. Sa densité est donc relativement élevée, comprise entre 4 et 5,7. Ce sont les quatre planètes internes, situées entre le Soleil et la ceinture d’astéroïdes.

• Mercure, 
• Vénus,
• Terre,
• Mars.

Géantes gazeuses (planète jovienne) :

C’est une planète géante composée essentiellement d’hydrogène et d’hélium. Les géantes gazeuses ne sont en fait constituées de gaz que sur une certaine épaisseur, en dessous leur matière soit liquide ou solide. 

• Jupiter
•  Saturne ;

Géantes de glaces 

Une planète géante de glaces parfois appelée planète sous géantes. Il n’est pas principalement constitué d’hydrogène et d’hélium, mais de composés volatils tels que l’eau, le méthane ou l’ammoniac. Ces matériaux sont appelés « glaces » en astrophysique, quel que soit leur état (solide, liquide).

• Uranus
• Neptune.

Planète Terre

La Terre est la troisième planète par ordre d’éloignement au Soleil et la cinquième plus grande aussi bien par la masse que le diamètre du Système solaire.

La terre orbite autour du Soleil en 365,256 jours solaires (Mouvement de la Terre : translation) et réalise une rotation sur elle-même relativement au Soleil en 23 h 56 min 4 s (Mouvement de la Terre : Rotation) 24heures. L’axe de rotation de la Terre possède une inclinaison de 23°, ce qui cause l’apparition des saisons.

Un équinoxe est un instant de l’année où le Soleil traverse le plan équatorial terrestre, changeant ainsi d’hémisphère céleste. C’est le moment où la durée du jour est égale à celle de la nuit.

Description de la terre

La Terre s’est formée il y a 4,54 milliards d’années. Elle possède un unique satellite naturel, la Lune, qui s’est formée peu après. La Lune s’est formée à partir des débris restants après un impact géant entre la Terre et un corps de la taille de Mars appelé Théia.

 L’interaction gravitationnelle avec son satellite crée les marées, stabilise son axe de rotation et réduit graduellement sa vitesse de rotation.

La distance de la terre par rapport au soleil est de 150 millions de kilomètres, elle correspond à unité astronomique.

La vie serait apparue dans les océans il y a au moins 3,5 milliards d’années, ce qui a affecté l’atmosphère et la surface terrestre par la prolifération d’organismes d’abord anaérobie (il n’y a pas de dioxygène : O₂)puis suite à l’explosion cambrienne, aérobie (il contient du dioxygène).

Développement de la vie sur la terre

Le développement de la vie sur terre est dû à la combinaison de 5 facteurs :

• La distance de la Terre au Soleil 
• Son atmosphère,
• Sa couche d’ozone,
• Son champ magnétique,
• Son évolution géologique.

La forme de la Terre est approchée par un ellipsoïde de révolution, une sphère aplatie aux pôles. Plus précisément, elle est dite oblate — ou aplatie — car son axe secondaire est aussi son axe de rotation. En effet, la rotation de la Terre entraîne un aplatissement aux pôles par force centrifuge.

Caractéristique de la terre

Caractéristiques orbitales

• Demi-grand axe : 149 597 887,5 km
• Circonférence orbitale : 939 885 629,3 km

Caractéristiques physiques

• Rayon équatorial : 6 378,137 km
• Rayon polaire : 6 356,752 km
• Aplatissement : 0,003 353 ≈ ¹⁄₃₀₀
• Superficie : 510 067 420 km²
• Volume : 1,083 21×10¹² km³
• Masse : 5,973 6×10²⁴ kg
• Masse volumique globale : 5,515×10³ kg/m³
• Période de rotation : 0,997 269 49 d (sépare le levé et la couche du soleil) ou (23 h 56 min 4 s, 084 s)
• Vitesse de rotation : 1 674,364 km/h
• Inclinaison de l’axe : 23,436 690 775 2°
• Déclinaison du pôle nord : 90°
• Température de surface : Max : 56,7 °C, Moy : 15 °C, Min : −93,2 °C.

Caractéristique de l’atmosphère

• Pression atmosphérique : 101 325 Pa
• Masse volumique au sol : 1,217 kg/m³
• Masse totale : 5,1×10¹⁸ kg
• Masse molaire moyenne : 28,97 g/mol
• Constituant de l’atmosphère terrestre : Azote N_{2 (}78,084 %), Oxygène O₂ (20,946 %), Argon Ar (0,934 0 %), Dioxyde de carbone CO_{2 (}400 ppm), Néon Ne (18,18 ppm), Hélium He (5,24 ppm), Méthane CH_{4 (}1,79 ppm), Krypton Kr (1,14 ppm), Hydrogène H_{2 (}550 ppb), Protoxyde d’azote N₂O (300 ppb), Monoxyde de carbone CO (100 ppb), Xénon Xe (90 ppb), Ozone O_3 : 0 à 70 ppb  Dioxyde d’azote NO_{2 (}20 ppb), Iode I (10 ppb), Vapeur d’eau H₂O (0,4 %).   

Histoire et Évolution de la terre

L’histoire de la Terre couvre approximativement 4,5 milliards d’années (4 567 000 000 années), depuis la formation de la Terre à partir de la nébuleuse solaire jusqu’à l’époque actuelle.

Voici les différentes étapes de la formation de la terre :

Hadeen

Échauffement de la surface de la Terre

L’Hadeen (4,5 — 4 Ga) : Il n’y avait pas d’océan, et pas d’oxygène dans l’atmosphère. La terre était bombardée par des planétoïdes et des matériaux issus de la formation du système solaire. Ce qui a produit un fort échauffement en surface.

La Terre a par ailleurs été chauffée continuellement par la radioactivité interne. Ce bombardement, combiné à la chaleur des transformations radioactives, à la chaleur résiduelle et à celle due à la pression de contraction, place les roches de la planète entière en état de fusion.

Les gaz provenant des roches terrestres en fusion étaient principalement, de l’azote, du dioxyde de carbone, de l’ammoniac, du méthane, de la vapeur d’eau et de plus petites quantités d’autres gaz. Le noyau se serait formé en premier, en moins de 15 Ma.

Refroidissement de la terre.

Le flux thermique de l’intérieur de la Terre était de 140 W/m². La surface reste chaude, entre 1 800 et 2 000 K, partiellement fondus avec un peu d’écume solide. La terre cessant d’être incandescente (phénomène physique qui se manifeste par une émission de lumière due à la température d’un corps chauffé à des températures plus ou moins élevées), des nuages d’eau se condensent au sommet de l’atmosphère, limitant ainsi l’évacuation de la chaleur et entraînant un effet de serre, ralentissant le refroidissement.

De plus, la Lune provoque d’importantes marées, dont l’énergie se disperse sous forme de chaleur supplémentaire.

Le CO₂ est resté dans l’atmosphère, à une pression de 100 bars, car ce composé est presque insoluble dans le magma à cette pression, et les carbonates sont instables à la température de la roche en fusion 1 800 K. Une croûte terrestre stable semble en place vers 4 400 Ma.

Formation des Océans : 4,2 Ga

La planète continue à se refroidir, et les pluies auraient conduit à la formation des océans il y a 4,2 milliards d’années. L’eau chargée en CO₂ forme de l’acide carbonique, qui attaque les roches volcaniques, et prolonge son action dans les océans également saturés en CO₂. Le volume de carbonates accumulables sur cette épaisseur, sur toute la surface de croûte océanique du globe, correspond à la capture d’une quantité de CO₂ permettant de faire baisser sa pression partielle de l’ordre de 50 bars. Un équilibre dynamique entre l’altération des roches en surface et la capture du CO₂ sur la croûte océanique pour reformer des carbonates, ce qui entretient une concentration limitée de CO₂ dans l’air et dans l’océan

Gand Bombardement tardif : 4,1 Ga

De −4 à −3,8 Ga, la Terre connaît une période de grand bombardement tardif. Cette phase est probablement due au réarrangement du système solaire externe.

Ce grand bombardement stérilise périodiquement l’océan par l’énergie qu’ils transfèrent ; par la suite la pluie retombe lentement, de l’ordre d’un mètre par an, et l’océan met quelques milliers d’années pour se reconstituer.

Premières roches datées : 4 Ga

Les premières roches se distinguant de la croûte océanique sont des roches magmatiques résultant d’éruptions volcaniques. Les roches les plus anciennes identifiées à ce jour sont datées à −4,03 Ga. Elles marquent la fin de l’Hadéen, éon qui est caractérisé par l’absence de témoins géologiques.

Refroidissement complète de la terre

Après 20 millions d’années, la surface de la Terre était suffisamment refroidie, et le flux de chaleur avait diminué à 0,5 W/m², soit l’équivalent de la croûte océanique moderne datant d’un million d’années.

La croûte primitive se serait formée vers −4,45 Ga et auraient subsisté quelques centaines de millions d’années avant d’être « remélangée » dans le manteau.

La Terre s’étant suffisamment refroidie, la croûte terrestre semble alors être apparue il y a 3,8 à 4 Ga, au début de l’Archéen, autour de germes à la surface. Des zones entrent à nouveau en fusion à l’occasion de gros impacts, qui interviennent à des intervalles de quelques dizaines ou centaines d’années, et seraient à l’origine de différentiations partielles.

Dérive de continent 

Le continent tel que situé sur le globe terrestre n’a pas occupé la même position depuis la formation de la terre. L’ensemble de leurs déplacements horizontaux les uns par rapport aux autres constituent ce que l’on appelle Dérive de Continent.

L’hypothèse de la dérive des continents a été suggérée dès 1596. Elle a ensuite été développée et popularisée, mais mal défendue, par Alfred Wegener en 1912. Après la découverte des anomalies magnétiques du fond des océans dans les années 1960, la dérive des continents est devenue une réalité attestée par des observations directes et indirectes, et que l’on comprend dans le cadre plus général de la théorie de la tectonique des plaques.

4 arguments sont évoqués par Alfred Wegener pour appuyer la théorie de la dérive des continents :

• Argument géographique : Il observe des tracés complémentaires entre les côtes de l’Afrique et de l’Amérique du Sud.
• Argument géologique : La datation des roches sur les différents continents représente un argument géologique. Les roches retrouvées en Alaska et dans les pays nordiques, aux États-Unis et en Afrique de l’Ouest par exemple, présentent le même âge.
• Argument paléontologique : Des fossiles retrouvés sur plusieurs continents sont pour Wegener un argument paléontologique de la théorie. Mesosaurus est un genre de reptiles que l’on retrouve en Amérique du Sud et en Afrique. Glossoptéris est un genre de végétaux retrouvé lui aussi en Amérique du Sud et en Afrique.
• Argument paléoclimatique : Quand on recolle les divers continents à l’Afrique les marques de glaciation présentent un point central. C’est un argument paléoclimatique de la théorie de Wegener.

Histoire de l’évolution de continents

         Au départ, au permien, tous les continents étaient regroupés en un seul et unique bloc, ce bloc est appelé Pangaea.

Ensuite, au triasique, la Pangaea s’est subdivisée en 2 blocs. L’un s’est éloigné vers le Nord et a constitué la Laurasia et l’autre vers le Sud et a constitué le Gondwana.

Au Jurassique, le tracé de tous les continents se dessine et ces derniers comment à s’éloigner les uns des autres.

Au Crétacé, l’Amérique du Sud s’éloigne considérablement de l’Afrique et l’Amérique du Nord se sépare de l’Europe.

La configuration actuelle des continents est intervenue après le crétacé. Elle est marquée par la divergence de l’Afrique et l’Amérique du Sud, l’Europe et l’Amérique du Nord ainsi que la convergence entre l’Asie et l’Afrique.

Tectonique de plaque

La tectonique des plaques est une théorie scientifique planétaire unificatrice qui propose que les déformations de la lithosphère soient reliées aux forces internes de la terre et que ces déformations se traduisent par le découpage de la lithosphère en un certain nombre de plaques rigides qui bougent les unes par rapport aux autres en glissant sur l’asthénosphère.

Ces mouvements définissent trois types de frontières entre les plaques :

• Les frontières divergentes, là où les plaques s’éloignent les unes des autres et où il y a production de nouvelle croûte océanique ; ici entre les plaques A et B, et D et E ;
• Les frontières convergentes, là où les plaques entrent en collision, conséquence de la divergence ; ici, entre les plaques B et C, et D et C ;
• Les frontières transformantes, lorsque les plaques glissent latéralement les unes contre les autres le long de failles ; ce type de limites permet d’accommoder des différences de vitesses dans le déplacement de plaques les unes par rapport aux autres, comme ici entre A et E, et entre B et D, ou même des inversions du sens du déplacement, comme ici entre les plaques B et E.

Temps géologique

C’est un système de classement chronologique utilisé, notamment en géologie, pour dater les événements survenus durant l’histoire de la Terre.

L’histoire de la terre est subdivisée en quatre unités :

• Éon (Eonothème) : Unité de première d’ordre. Il est subdivisé en 4 : Hadeen, archéen, Protérozoïque, Phanérozoïque. Chacun d’eux est subdivisé en Ère.
• Ère (Eratheme) : Unité de deuxième ordre. Exemple : Paléoprotérozoique (Ère primaire), Mésoproterozoique (Ère secondaire), Néoproterozoique (Ère tertiaire). Chacun d’eux est subdivisé en période.
• Période (système) : autrement appelé Supergroupe, Unité de troisième ordre. Exemple : Cambrien, Ordovicien, Silurien. Chacun d’eux est subdivisé en Série.
• Série (Époque) : autrement appelé groupe, unité de 4ieme ordre. Exemple : Furongien, Miaolingien, Terreneuvien. Chacun d’eux est subdivisé en Étage.
• Étage (Âge) : autrement appelé sous-groupe. Unité du dernier ordre. Précède les formations géologiques. Exemple : Jiangshanien, Paibien, Guzhanguien.