Terre - Définition
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 Photo de la Terre prise depuis Apollo 8. |
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| Caractéristiques orbitales (Époque J2000.0) |
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| Demi-grand axe | 149 597 887,5 km (1,0000001124 ua) |
| Aphélie | 152 097 701 km (1,0167103335 ua) |
| Périhélie | 147 098 074 km (0,9832898912 ua) |
| Circonférence orbitale | 924 375 700 km (6,1790699007 ua) |
| Excentricité | 0,01671022 |
| Période de révolution | 365,25696 d |
| Période synodique | — d |
| Vitesse orbitale moyenne | 29,783 km/s |
| Vitesse orbitale maximale | 30,287 km/s |
| Vitesse orbitale minimale | 29,291 km/s |
| Inclinaison | 0° |
| Nœud ascendant | 348,73936° |
| Argument du périhélie | 114,20783° |
| Satellites | 1, la Lune |
| Caractéristiques physiques | |
| Rayon équatorial | 6 378,14 km |
| Rayon polaire | 6 356,78 km |
| Périmètre équatorial | 40 075,03 km |
| Superficie | 510 067 420 km² |
| Volume | 1,08321×1012 km³ |
| Masse | 5,9736×1024 kg |
| Masse volumique moyenne | 5,515×103 kg/m³ |
| Gravité à la surface | 9,780 m/s² (0,99732 g) |
| Vitesse de libération | 11,186 km/s |
| Période de rotation (jour sidéral) |
0,9972696 d (23 h 56 min 4,084 s) |
| Vitesse de rotation (à l'équateur) |
1 674,38 km/h |
| Inclinaison de l'axe | 23,45° |
| Albédo moyen | 0,367 |
| Température de surface |
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| Caractéristiques de l'atmosphère | |
| Pression atmosphérique | 101 325 Pa |
| Azote N2 | 78,11 % |
| Oxygène O2 | 20,953 % |
| Argon Ar | 0,934 % |
| Vapeur d'eau H2O | 0 à 7 % |
| Dioxyde de carbone CO2 | environ 0,039 % en 2006, 0,028 % avant 1850 |
| Découverte | |
| Découveur | — |
| Date | — |
La Terre, foyer de l'humanité, est surnommée la planète bleue. C'est la troisième planète du système solaire en partant du Soleil.
C'est la plus grande des planètes telluriques du système solaire, et aussi la plus massive : de masse juste supérieure (de 1 % environ) à la somme des masses des autres planètes et corps telluriques de notre système solaire (la Lune incluse).
Elle est aussi la seule connue, de ses habitants, pour abriter la vie dans l'Univers.
Histoire
L'âge de la Terre est actuellement estimé à 4,554 milliards d'années, début de l'Hadéen (premier éon). Les plus anciennes roches connues ont un âge d'environ quatre milliards années ; rares sont celles dont l'âge dépasse trois milliards d'années. Les plus anciens fossiles témoignent de l'existence d'organismes il y a 3,9 milliards d'années. Les premiers organismes ont probablement vécu dans l'eau. Ils n'étaient formés que d'une seule cellule (d'où leur nom : unicellulaire).
Les différentes périodes de l'histoire de la Terre sont résumées dans le tableau de l'échelle des temps géologiques.
Questions courantes
L'état actuel de nos connaissances sur notre planète nous fait accepter sa forme de type sphérique aplatie aux pôles. Longtemps, quoique des philosophes et mathématiciens aient énoncé des théories et procédé à des calculs, l'idée est restée répandue dans la société que le monde habité ne pouvait être sphérique de part en part.
Les philosophes grecs à partir de Parménide (puis Platon et Aristote) avaient compris que la Terre était sphérique. Ératosthène donna du rayon terrestre une estimation très proche de la réalité. Le géographe Ptolémée fournit au IIe siècle des informations géographiques qui répondaient bien aux besoins de son époque, et encore jusqu'à la Renaissance.
La civilisation arabo-musulmane conserva l'idée que la Terre était sphérique, pour des raisons sans doute religieuses. Dans l'occident chrétien, cette idée fut abandonnée jusqu'au XIIe siècle. Au XIIIe siècle, les philosophes Albert le Grand et Roger Bacon avaient très bien intégré la représentation sphérique.
Les récits de voyages de missionnaires, de Marco Polo et de l'explorateur Jean de Mandeville (avec son Livre des merveilles du monde) répandirent dans la société l'image d'une terre sphérique, autour de laquelle on pouvait théoriquement faire une " circumnavigation ". L'Imago mundi du cardinal Pierre d'Ailly retenait cette représentation sphérique. On sait que Christophe Colomb était sans doute influencé par le Livre des merveilles du monde de de Mandeville, et qu'il possédait un exemplaire de l'Imago mundi.
Mercator a, en dessinant ses cartes, mentionné et dessiné un énorme continent austral : "Terra incognita australis" (terre australe (du sud) inconnue). Cette "terre australe inconnue" a été dessinée au Sud car Mercator croyait que sans ce poids, la Terre allait se renverser ! C'est évidemment une représentation fausse, la gravitation étant la force résultante de l'attraction de chacune des parties d'un corps, elle est relative à la distribution des masses dans ce corps.
Les voyages de Vasco de Gama, de Christophe Colomb et de Magellan ont conforté cette idée d'une terre sphérique. Les réflexions et travaux en géographie (relevés cartographiques, projection de Mercator, au XVIe siècle…) ont permis de faire évoluer notre difficulté à comprendre sa forme. Il a fallu attendre la traversée de l'Atlantique par Christophe Colomb pour que l'expérience confirme l'intuition de la possibilité de circumnavigation, que l'on pressentait de plus en plus en fonction de la connaissance accumulée.
Mais jusqu'à Christophe Colomb, le doute sur la forme sphérique de la terre a persisté dans la société occidentale.
Après Christophe Colomb pourtant, d'autres questions, à caractère métaphysique, restaient encore sans explication :
- Comment la Terre pourrait-elle vraiment être sphérique, car si tel était le cas, quelqu'un, de l'autre côté, vivrait la tête en bas ?
- S'il y avait des océans, ne se videraient-ils pas ?
- Voyant le Soleil " se lever " et " se coucher ", comment imaginer que la Terre tourne autour de l'astre solaire ?
La découverte de la force de gravitation permit d'expliquer ces phénomènes " étranges ".
Pourtant, la gravitation ne pouvait pas non plus expliquer tous les phénomènes. Si la gravitation était la seule force du monde :
- Pourquoi le plafond ne nous tombe-t-il pas sur la tête lorsque nous sommes dans une maison ?
- Pourquoi un aimant reste-t-il " collé " sur une surface verticale, alors que l'on penserait qu'il pourrait tomber ?
- Comment les objets peuvent-ils rester compacts et ne pas s'effondrer sur eux-mêmes ?
- etc.
On comprit aux XIXe siècle et XXe siècle ; qu'il existe d'autres forces fondamentales de la physique.
Structure géologique
La Terre est constituée de plusieurs couches internes identifiables à peu près concentriques : la croûte terrestre (océanique ou continentale), le manteau supérieur, le manteau inférieur, le noyau externe et interne. La lithosphère est constituée de la croûte et de la zone supérieure du manteau supérieur. L'asthénosphère est la zone inférieure du manteau supérieur (en dessous de la lithosphère).
Cette structure est connue au moyen de l'étude de la propagation des ondes sismiques entre une source et différents points de la surface terrestre.
La vitesse d'une onde sismique change en effet assez brutalement au passage entre deux couches de composition ou phase minérale différentes. Ces limites ont parfois reçu des noms particuliers, tels que la discontinuité de Mohorovicic, la discontinuité de Lehmann ou la discontinuité de Gutenberg.
La constitution de la Terre s'explique par son mode de formation, par accrétion de météorites, qui a produit une stratification en phase fluide par masse volumique décroissante depuis les couches internes vers les couches externes.
- Voir structure interne de la Terre.
Croûte terrestre
La Croûte terrestre de la Terre est relativement jeune, par rapport à la Terre elle-même. Pendant la période relativement courte de 500 millions d'années environ où l'érosion et les processus tectoniques ont détruit, puis recréé la plupart des couches superficielles de roches à la surface de la Terre, la presque totalité des traces de l'histoire géologique de sa surface (cratères d'impact, par exemple) ont disparu. Plus de 99 % de la surface terrestre aurait moins de 2 milliards d'années.
Sa surface est divisée en plusieurs plaques tectoniques :
- la plaque Amérique du Nord : Amérique du Nord, Atlantique Nord-Ouest et Groenland
- la plaque Amérique du Sud : Amérique du Sud et Sud-Ouest de l'Atlantique
- la plaque Antarctique : Antarctique
- la plaque Eurasienne : Atlantique Nord-Est, l'Europe et l'Asie à l'exception d'Inde
- la plaque Africaine : Afrique, Sud-Est de l'Atlantique et l'ouest de l'océan Indien
- la plaque Indo-australienne : Inde, Australie, Nouvelle-Zélande et la plupart de l'Océan Indien
- la plaque de Nazca : à l'est de l'océan Pacifique qui est adjacent à Amérique du Sud
- la plaque du Pacifique : la plupart de l'océan Pacifique
Il existe également une vingtaine de plaques plus petites telles que celles d'Arabie et des Philippines.
Atmosphère
La Terre est entourée d'une enveloppe gazeuse qu'elle retient par attraction gravitationnelle : l'atmosphère.
Cette atmosphère donne à la planète un reflet bleuté depuis l'espace, d'où son surnom de " planète bleue " : la constitution et la densité de l'atmosphère sont telles que la lumière incidente du Soleil et la lumière réfléchie par les continents et les mers sont diffractées (donnant sa couleur au ciel, et par réflexion, aux étendues d'eau).
Constitution
Cette enveloppe, dont la masse globale est de l'ordre de 5 x 1018 kg (un millionième de la masse de la Terre), est contenue à 99 % dans les 30 premiers kilomètres (50 % dans les 5 premiers kilomètres).
La basse atmosphère (du niveau de la mer jusqu'à environ 45 km) est composée de gaz " permanents ", gaz dont les proportions restent constantes, et de gaz de concentration variable avec l'altitude.
L'azote, l'oxygène et l'argon constituent, en volume, 99,997 % des gaz permanents (voir tableau ci-dessus) ; le brassage vertical de l'air permet de conserver une répartition constante à tous les niveaux, même pour les gaz les plus légers, tels que l'hélium ou l'hydrogène.
Les gaz à concentration variable sont essentiellement la vapeur d'eau H2O ; et dans une moindre mesure le dioxyde de carbone CO2, le dioxyde de soufre SO2 et l'ozone O3. L'atmosphère terrestre peut être considérée, à un instant donné, comme un mélange thermodynamique d'air sec et de vapeur d'eau.
Les particules liquides, solides, liquides ou mixtes en suspension dans l'atmosphère constituent l'aérosol atmosphérique.
Ces particules jouent un rôle primordial dans les phénomènes de condensation (nuages) et de formation de cristaux de glace, ainsi qu'à différents processus physicochimiques dans l'atmosphère. Leur concentration varie de plusieurs puissances de 10 (de plusieurs ordres de grandeurs) en fonction du lieu et du temps ; en concentration élevée, elles constituent un facteur de pollution. Les particules se classent en :
- particules d'Aitken : 1 nm < d < 0,1 µm
- grosses particules : 0,1 µm < d < 5 µm
- particules géantes : 5 µm < d < 50 µm environ
L'atmosphère atténue de façon importante le rayonnement solaire reçu au sol ; suivant l'importance de la couverture nuageuse, le sol reçoit de 68 % à 28 % (ou moins) du rayonnement solaire parvenant à l'atmosphère.
Structure de l'atmosphère
La composition chimique de l'atmosphère, sa température, ou les phénomènes qui y sont observés présentent des discontinuités marquées lorsque l'altitude augmente. Ces discontinuités correspondent à des couches homogènes dont les propriétés évoluent de façon continue ; ce sont (par altitude croissante) :
- la troposphère
- la stratosphère
- la mésosphère
- la thermosphère
- l'exosphère
Les limites de ces couches (d'altitude variable) ont reçu des désignations particulières : tropopause, stratopause, mésopause et thermopause.
Satellites
La Terre possède un satellite naturel, la Lune, et de nombreux satellites artificiels. On lui associe aussi l'astéroïde (3753) Cruithne et d'autres astéroïdes géocroiseurs. Que le diamètre apparent de son satellite naturel (la Lune) soit presque égal à celui de son étoile (le Soleil) est une caractéristique distinctive de la Terre. Quoique le satellite galiléen Callisto a aussi un diamètre apparent comparable à celui du Soleil, vus depuis la surface de Jupiter.
Les marées et la précession des équinoxes sont provoquées par la Lune et le Soleil.
L'interaction de marée entre la Terre et la Lune ralentit la rotation de la Terre, cette rotation se produit actuellement à une vitesse angulaire de : 72,921 151 467 064 x 10-6rad/s ; soit une période sidérale de 23 h 56 min 4,099 s. Le jour sidéral (Length of Day) augmente en moyenne de 2 millisecondes par siècle (mais les variations erratiques sont de l'ordre de la milliseconde par jour) ; en même temps que la Lune s'éloigne de 3,84 cm/an (étude précise, via le LLR (Lunar Laser Ranging)). L'étude des coraux fossiles confirme ce mécanisme séculaire.
Accélération de la pesanteur
L'accélération de la pesanteur (ou " champ de pesanteur ") varie légèrement à la surface de la Terre pour trois raisons :
- Elle dépend de l'altitude, l'accélération étant inversement proportionnelle au carré de la distance entre le centre de gravité de la Terre et le point où il est mesuré.
- La Terre n'est pas parfaitement sphérique, mais un peu aplatie aux pôles, la gravitation est plus forte aux pôles, pour la même raison.
- La Terre tourne sur elle-même, ce qui fait qu'un objet à l'équateur donne l'impression d'être un tout petit peu plus léger (voir Force centrifuge).
D'autres facteurs peuvent influer de façon minime sur le champ de pesanteur local (Voir Gravimétrie) :
- La composition du sous-sol (roches, grottes...)
L'accélération de la pesanteur peut se calculer comme suit :
- g=9,780318 [m/s2] × (1 + 5,3024×10–3 × sin2(L) + 5,9×10–6 × sin2(2×L) – 3,15×10–7 × h)
- où :
Au niveau de la mer, h=0 m :
- à l'équateur (L=0°) : g=9,7803 m/s2
- à la latitude (L=45°) : g=9,8063 m/s2
- aux pôles (L=90°) : g=9,8322 m/s2
Anecdote
La Terre est la seule planète tournant autour du Soleil dont le nom ne provient pas de la mythologie grecque ou romaine et où la vie est connue. Le nom donné à la Terre, comme le Soleil et la Lune, est fonction des langues, à la différence des autres noms de planètes et astres qui est issu d'une norme donnée par les savants des diverses époques.
La position de la Terre dans l'Univers fut la source de long débat opposant durant des siècles philosophes, savants et religieux de toute bords. Pendant longtemps la Terre fut considérée comme au centre de l'Univers. Dans cette conception, le géocentrisme affirmait que tous les objets célestes, Soleil, Lune, planètes et étoiles, (astres) gravitaient autour de la Terre. Ce qui est visuellement et en apparence le cas, mais n'est qu'une simple illusion d'optique. Copernic lança la révolution de cette conception en argumentant pour une Terre en fait en orbite autour du Soleil, et une Lune un satellite naturel de la Terre (traité publié en 1543 : De revolutionibus orbium coelestium libri VI). Ceci sans gagner l'adhésion des penseurs de son époque, puisque Tycho Brahé ne le suivit pas, et Kepler et Galilée durent battailler pour défendre cette idée. Les ellipses keplériennes y firent beaucoup en permettant des tables d'une précision jamais égalée : pour la première fois depuis la création de la notion d'écliptique au début du Ier millénaire av. J.C. on pouvait prévoir les variations de latitude des planètes ! Si l'héliocentrisme est bel et bien une réalité astronomique; centrer le système solaire au milieu de l'Univers est, au grand regret de l'anthropocentrisme humain, une gageure. Le système solaire n'est qu'en périphérie de notre galaxie, elle-même située quelque part dans l'univers.