Terre (planète)


Terre (planète)

Terre

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Terre Terre : symbole astronomique
Photographie de la Terre prise depuis Apollo 17[Note 1].

Photographie de la Terre prise depuis Apollo 17[Note 1].
Caractéristiques orbitales
(Époque J2000.0)
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 (par définition) 0°
Nœud ascendant 174,873°
Argument du périhélie 288,064°
Satellites 1, la Lune
Caractéristiques physiques
Rayon équatorial 6 378,137 km
Rayon polaire 6 356,7523142 km
Périmètre équatorial 40 075,017 ;
périmètre méridional "polaire" = 40 007,864 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)
0,99726949 d
(23 h 56 min 4,084 s)
Vitesse de rotation
(à l’équateur)
1 674,364 km/h
Inclinaison de l’axe 23,4392°
Albédo moyen 0,367
Température de surface
  • Min. : 184,15 K = -89°C (Relevée à Vostok, Antarctique)
  • Moy. : 288 K = 15 °C
  • Max. : 333 K = 60 °C
Caractéristiques de l’atmosphère
Pression atmosphérique 101 325 Pa
Diazote N2 78,11 %
Dioxygène O2 20,953 %
Argon Ar 0,934 %
Vapeur d'eau H2O 0 à 7 %
Dioxyde de carbone CO2 ~0,038 % en 2006.
~0,028 % avant 1850.




Découverte
Découvreur
Date

La Terre est la troisième planète du système solaire, en partant du Soleil. Habitat de plusieurs millions d'espèces[1], y compris les humains, la Terre est le seul endroit connu dans l'Univers à abriter la vie.

Elle peut être nommée en français : « la Terre », « planète Terre », « le Monde » ou « Planète bleue »[Note 2].

Selon les connaissances scientifiques actuelles, la planète s'est formée il y a environ 4,54 milliards d'années[2],[3],[4], et la vie y est apparue à sa surface en moins d'un milliard d'années. Depuis ce temps, la biosphère de la Terre a grandement modifié l'atmosphère et d'autres conditions abiotiques. La photosynthèse oxygénique a créé, en plus de trois milliards d'années, l'atmosphère de dioxygène et de diazote qui existe aujourd'hui. Ce changement a permis la prolifération d'organismes aérobies tout comme la formation de la couche d'ozone qui, avec le champ magnétique de la Terre, filtre les radiations venant de l'espace permettant ainsi la vie sur Terre.

La surface externe de la Terre est divisée en plusieurs segments rigides, ou plaques tectoniques, qui migrent graduellement sur la surface sur une durée de plusieurs millions d'années. Environ 71 % de la surface est couverte d'océans d'eau salée, le reste, 29 %, consistant en continents et îles. L'eau liquide, nécessaire pour la forme de vie telle que nous la connaissons, est présente sur la Terre, et aucune autre planète n'a encore été découverte avec des étendues d'eau liquide (lacs, mers, océans) à sa surface.

L'intérieur de la Terre est composé d'une croute lithosphérique ayant deux compositions principales, continentale (socle granitique) et océanique (socle basaltique), du manteau terrestre formé de roches (oxydes métalliques) à haute température (plus de 1 200 °C à son sommet, à plus de 3 000 °C à sa base), d'un noyau externe liquide qui génère le champ magnétique et d'un noyau interne, ces deux noyaux étant composés d'un mélange de fer et de nickel.

La Terre interagit avec des objets de l'espace, incluant le Soleil et la Lune.

La Terre tourne autour du Soleil en 365,26 jours environ (valeur arrondie à un jour de 24h), avec comme repère le ciel étoilé, ce qui correspond à une année sidérale. La périodicité des saisons se mesure, elle, au moyen de l'année tropique, légèrement plus courte de l'année sidérale de la valeur annuelle de la précession de l'axe de rotation. La période du passage aux points de l'ellipse de l'orbite comme le périhélie, est l'année anomalistique, légèrement plus longue de l'année sidérale de la valeur annuelle de la récession du périhélie.

Enfin, dans les calculs astronomiques, on utilise l'année julienne valant exactement 365,25 jours.

L'axe de rotation de la Terre est incliné de 23,4° par rapport à un axe perpendiculaire au plan de l'écliptique, ce qui produit l'alternance des saisons sur la surface du globe. Le seul satellite naturel de la Terre, la Lune, qui commença à orbiter il y a plus de 4,53 milliards d'années, crée les marées, stabilise l'axe de rotation de la Terre et ralentit la rotation de la planète. Un large bombardement de comètes durant les premiers temps de la planète a joué un rôle important dans la formation des océans. Plus tard, les impacts d'astéroïdes ont causé de nombreux changements sur l'environnement à la surface. Des changements périodiques à long terme de l'orbite de la Terre, causés par l'influence gravitationnelle des autres astres, sont probablement une des causes des glaciations qui ont couvert une bonne partie de la planète.

Sommaire

Histoire

Article détaillé : Histoire de la Terre.

La Terre ainsi que les autres planètes du système solaire se sont formées il y a 4,57 milliards d'années à partir d'une nébuleuse solaire, masse de poussières et de gaz en forme de disque détachée du Soleil en formation. Initialement en fusion, la couche externe de la Terre s'est refroidie pour former une croûte solide et l'eau a commencé à s'accumuler dans l'atmosphère. La Lune s'est formée peu de temps après, sans doute à la suite d'une collision avec un objet de la taille de Mars (quelquefois appelé Théia). Une partie de cet objet se serait agglomérée avec la Terre, tandis qu'une autre portion, mêlée avec peut-être 10 % de la masse totale de la Terre, aurait été éjectée dans l'espace, où elle aurait formé la Lune.

L'activité volcanique a produit une atmosphère primitive. De la vapeur d'eau condensée, mêlée à de la glace apportée par des comètes, a produit les océans. On suppose qu'une activité chimique intense dans un milieu hautement énergétique a produit une molécule capable de se reproduire, il y a environ 4 milliards d'années. La vie elle-même serait apparue 500 000 ans plus tard.

L'apparition de la photosynthèse met ensuite l'énergie solaire au service de la vie. Il en résulte en effet à la fois une accumulation de dioxygène dans l'atmosphère, favorisant la vie animale, et le développement d'une couche d'ozone[Note 3] dans la haute atmosphère, protégeant la surface de la planète de l'agression des rayons ultraviolets. Dans ce nouveau cadre, la vie évolue de plus en plus vite vers des formes toujours plus complexes.

La surface du globe se transforme continuellement, sur des périodes de plusieurs centaines de millions d'années. Des continents ou supercontinents se forment puis se divisent. C'est ainsi qu'il y a environ 750 millions d'années, le plus vieux des supercontinents connus, Rodinia, commença à se disloquer. Les continents entre lesquels il s'était divisé se recombinèrent plus tard pour former Pannotia, il y a 650-540 millions d'années, puis finalement Pangée, au Permien, qui se fragmenta il y a 180 millions d'années.

Depuis les années 1960, de nombreuses hypothèses ont été émises dont une qui affirme qu'une (ou une série) de grande(s) glaciation(s) eut lieu il y a 750 et 580 millions d'années, pendant le Néoprotérozoïque, et qui couvrit la planète d'une couche de glace. Cette hypothèse a été nommée Snowball Earth (« Terre boule de neige »), et est d'un intérêt particulier parce qu'elle précède l'explosion cambrienne, quand des formes de vies multicellulaires commencèrent à proliférer.

À la suite de l'explosion cambrienne, il y a 535 millions d'années, 5 extinctions massives eurent lieu. La dernière extinction majeure date de 65 millions d'années, quand une présumée météorite est entrée en collision avec la Terre, exterminant ainsi les dinosaures et d'autres grands reptiles, épargnant de plus petits animaux comme les mammifères, oiseaux, lézards, ect. Dans les 65 millions d'années qui se sont écoulées depuis, les mammifères se sont diversifiés, et il y a quelques millions d'années, en Afrique, une espèce proche du singe a évolué et développé l'aptitude de se tenir droit. Ceci lui permit l'emploi d'outils et encouragea la communication que demandait nutrition et stimulation pour un cerveau plus développé. Le développement de l'agriculture, et ensuite des civilisations, permit aux humains de modifier la surface de la Terre dans une courte période de temps, comme aucune autre espèce avant lui ; affectant la nature tout comme les autres formes de vies.

Composition et structure

La Terre est une planète tellurique, ou en d'autres mots une planète solide, contrairement aux géantes gazeuses comme Jupiter.

Il s'agit de la plus grande des quatre planètes telluriques du système solaire, que ce soit en termes de grandeur ou masse. De ces quatre planètes, la Terre a aussi la plus grande densité, la plus forte gravité et le plus puissant champ magnétique. Cependant, plusieurs planètes telluriques plus grandes que la Terre ont été découvertes en dehors du système solaire. Parmi laquelle l'exoplanète Gliese 581 c, qui possède un diamètre 50 % supérieur à celui de la Terre. Plusieurs missions sont en cours, ou prévues afin de découvrir de nouvelles planètes similaires à la Terre, appelée exoterres.

Composition chimique

La masse de la Terre est d'approximativement 5,98×1024 kg. Elle est composée principalement de fer (32,1 %[5]), d'oxygène (30,1 %), de silicium (15,1 %), de magnésium (13,9 %), de soufre (2,9 %), de nickel (1,8 %), de calcium (1,5 %) et d'aluminium (1,4 %), le 1,2 % restant consistant en de légères traces d'autres éléments. À cause de l'attirance des éléments plus lourds vers le centre de gravité de la Terre, le cœur de la Terre est cru être composé majoritairement de fer (88,8 %), avec une plus petite quantité de nickel (5,8 %), de soufre (4,5 %) et moins de 1 % d'autres éléments.

Oxyde Pourcentage

(pondéral)

Silice (SiO2) 59,71
Oxyde d'aluminium (Al2O3) 15,41
Oxyde de calcium (CaO) 4,90
Oxyde de magnésium (MgO) 4,36
Oxyde de sodium (Na2O) 3,55
Oxyde de fer II (FeO) 3,52
Oxyde de potassium (K2O) 2,80
Oxyde de fer III (Fe2O3) 2,63
Eau (H2O) 1,52
Dioxyde de titane (TiO2) 0,60
Pentoxyde de phosphore (P2O5) 0,22
Total 99,22

Le géochimiste F. W. Clarke a calculé que 47 % (en poids) de la croûte terrestre est faite d'oxygène présent principalement sous forme d'oxydes, dont les principaux sont les oxydes de silicium, aluminium, fer, calcium, magnésium, potassium et sodium. La silice est le constituant majeur de la croûte sous forme de pyroxénoïdes, les minéraux les plus communs des roches magmatiques et métamorphiques. Après une synthèse basée sur l'analyse de 1 672 types de roches, Clarke a obtenu les pourcentages présentés dans le tableau ci-contre.

Structure géologique

Article détaillé : Structure interne de la Terre.
Structure de la Terre. 1. croûte continentale, 2. croûte océanique, 3. manteau supérieur, 4. manteau inférieur, 5. noyau externe, 6. noyau interne,
A : Discontinuité de Mohorovicic,
B : Discontinuité de Gutenberg,
C : Discontinuité de Lehmann.

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).

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.

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.

La plus grande partie de la chaleur interne de la Terre (87 %), est produite par la radioactivité des roches qui constituent la croûte terrestre : radioactivité naturelle produite par la désintégration de l'uranium, du thorium et du potassium.

Plaques tectoniques

Selon la théorie de la tectonique des plaques, la partie supérieure de l'intérieur de la Terre est composée de deux couches : la lithosphère, comprenant la croûte, et la partie solide du manteau. Au-dessous de la lithosphère se trouve l'asthénosphère, qui forme le cœur du manteau. L'asthénosphère ressemble à du liquide extrêmement chaud et visqueux.

La lithosphère flotte essentiellement sur l'asthénosphère et est brisée en pièces qui sont appelées plaques tectoniques. Ces plaques sont des segments rigiques qui bougent en relation avec les autres de trois façons : en convergence, en divergence, et par transcurence. C'est ainsi que sont créés les tremblements de terre, l'activité volcanique ainsi que les montagnes.

Certaines plaques ont une plus petite superficie comme la plaque indienne, la plaque arabique, la plaque caraïbe et la plaque de Nazca à l'ouest de la côte de l'Amérique du Sud. La plaque australienne s'est fusionnée quelque peu à la plaque indienne il y a 50 à 55 millions d'années. Les plaques les plus rapides dans leur mouvement sont les plaques océaniques, bougeant à environ 70 millimètres par an. À l'opposé, la plaque la plus lente est la plaque eurasienne, progressant à environ 21 millimètres par an.

Les plaques principales sont :

Carte Nom de la plaque Aire totale, en (106 km2) Couvre
Carte des plaques tectoniques terrestres. Les flèches indiquent les mouvements relatifs de chaque plaque.
Plaque africaine 61,3 Afrique
Plaque antarctique 60,9 Antarctique
Plaque australienne 47,2 Australie
Plaque eurasienne 67,8 Asie et l'Europe
Plaque nord-américaine 75,9 Amérique du Nord et Nord-Est de la Sibérie
Plaque sud-américaine 43,6 Amérique du Sud
Plaque pacifique 103,3 Océan Pacifique

Forme de la Terre

La forme de la Terre est modélisée par un ellipsoïde, une forme ronde[réf. nécessaire] légèrement aplatie aux pôles, et plus précisément par le géoïde. Le diamètre approximatif de référence est de 12 742 km.

La rotation de la Terre crée un léger bourrelet équatorial, ce qui fait en sorte que le diamètre à l’équateur est 43 km plus long que le diamètre polaire (du pôle Nord au pôle Sud). Les plus grandes dénivellations du sol de la Terre sont l'Everest (8 848 m au-dessus du niveau de la mer) et la fosse des Mariannes (10 911 m sous le niveau de la mer). Par contre, à cause de l’aplatissement, l’objet le plus éloigné du cœur de la Terre est en fait le volcan Chimborazo en Équateur.


Planète Rayon équatorial Masse Gravité Inclinaison de l’axe
Mercure[6] 2 439,7 km (0,383 Terre) e23/3.3023,302×1023 kg (0,055 Terre) 3,701 m/s² (0,377 g) ~0,01°
Vénus[7] 6 051,8 km (0,95 Terre) e24/4.86854,8685×1024 kg (0,815 Terre) 8,87 m/s² (0,904 g) 177,36°[Note 4]
Terre[8] 6 378,14 km e24/5.97365,9736×1024 kg 9,780 m/s² (0,99732 g) 23,45°
Mars[9] 3 402,45 km (0,533 Terre) e23/6.41856,4185×1023 kg (0,107 Terre) 3,69 m/s² (0,376 g) 25,19°
Photomontage comparatif des tailles des planètes telluriques (de gauche à droite) : Mercure, Vénus, la Terre et Mars.


La conception sphérique de la Terre remonte à l'antiquité grecque, vers le Ve siècle av. J.-C., et plus spécifiquement aux pythagoriciens. On retrouve cette conception chez Parménide, Platon ou Aristote. Elle s'appuie sur le fait que, lors des éclipses de Lune, l'ombre de la Terre est sphérique, et sur le fait que les constellations varient lorsqu'on se déplace du Nord au Sud[10]. Au IIIe siècle av. J.-C., Ératosthène donna une estimation du rayon terrestre que nous supposons[Note 5] très proche de la réalité, ainsi que Posidonios, au Ie siècle av. J.-C.. Vers la même époque, Cléomède définit les notions d'équateur, de tropiques, d'arctique et d'antarctique. Reprenant ces notions, le géographe Ptolémée fournit au IIe siècle des informations géographiques qui furent utilisées jusqu'à la Renaissance.

La civilisation arabo-musulmane conserva la connaissance d'une Terre sphérique et au IXe siècle, le Calife Al-Mamun, à Bagdad, fit procéder à une mesure d'une partie d'un méridien, conduisant à une bonne approximation de la circonférence de la Terre. Plus explicite encore est qu'une figure comme Abou Hanîfa, fondateur de l'une des quatre écoles de jurisprudence musulmane, avait foi dans la sphéricité de la Terre.[11] Dans le monde chrétien, cette idée fut parfois remise en cause, par exemple au VIe siècle par Cosmas Indicopleustès. En effet, les Pères de l'Église ne pouvaient concilier la vision du monde sphérique d'Aristote constitué de deux zones polaires et deux zones tempérées, séparées par une zone torride infranchissable, avec l'universalité du message du Christ, ce message ne pouvant parvenir à d'hypothétiques[Note 6] habitants des antipodes. Jusqu'au XIIe siècle, on s'attacha donc à représenter le monde sous forme symbolique, mais des philosophes ou des religieux tels Isidore de Séville, Bède le Vénérable, Jean Scot Erigène, Gerbert d'Aurillac, Thomas d'Aquin, Albert le Grand ou Roger Bacon avaient très bien intégré la représentation sphérique. Vers 1150, le livre De imagine mundi, dont l'auteur présumé est Honorius d'Autun, décrit l'univers de façon plus mythologique que scientifique, mais dans lequel la Terre est une sphère d'environ 35 000 km de circonférence. Charlemagne est d'ailleurs représenté sur quelques enluminures comme tenant à la main une représentation d'un petit globe terrestre surmonté d'une croix.

Position et taille du continent asiatique selon Christophe Colomb.

Les récits de voyages de missionnaires, de Marco Polo et de l'explorateur Jean de Mandeville (avec son Livre des merveilles du monde) diffusaient dans la société l'image d'une terre sphérique, qui pouvait théoriquement faire l'objet d'une « circumnavigation ». L’Imago mundi du cardinal Pierre d'Ailly retenait cette représentation sphérique. On sait que Christophe Colomb a été influencé par le Livre des merveilles du monde de Mandeville, et qu'il possédait un exemplaire de l’Imago mundi abondamment annoté et commenté par ses soins. En sous-estimant grandement le rayon terrestre et en imaginant un continent asiatique trois fois plus étendu vers l'Est qu'il ne l'est en réalité, Colomb a pu envisager de façon raisonnable la possibilité de rejoindre les Indes par l'Ouest. Une connaissance plus précise des distances aurait découragé toute tentative de traversée de l'Océan avec les moyens de l'époque.

Les voyages des Portugais dès le début du XVe siècle pour rejoindre les Indes en contournant l'Afrique, la redécouverte des textes grecs à la Renaissance, en particulier la Géographie de Ptolémée, leur diffusion au moyen de l'imprimerie ont également largement contribué à propager les représentations modernes de la Terre, avec le Nord vers le haut des cartes, les méridiens, les parallèles, l'équateur et les deux tropiques. Le plus ancien globe terrestre connu est fabriqué par Martin Behaim vers la fin du XVe siècle, peu avant que Vasco de Gama, Christophe Colomb ou Magellan entreprennent leurs voyages. On y voit l'Europe, l'Afrique et l'Asie, mais bien entendu, ni les Amériques, ni l'Océanie.

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 pensait, à la suite des Grecs, que sans ce poids la Terre n'était pas équilibrée. Les réflexions et travaux en géographie (relevés cartographiques, projection de Mercator) au XVIe siècle ont permis de faire évoluer la connaissance de la Terre.

C'est au XVIIIe siècle que l'aplatissement des pôles est reconnu, avec les expéditions menées au Pérou et en Laponie.

Atmosphère

Schéma des couches de l'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 5×1018 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.

  • Le diazote, le dioxygène 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.

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, 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 physico-chimiques 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, un flux solaire initial de 1 370 W/m2.

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) :

Les limites de ces couches (d'altitude variable) ont reçu des désignations particulières : tropopause, stratopause, mésopause et thermopause.

Satellites de la Terre

Article connexe : Lune.
Représentation à l'échelle de la taille et de la distance de la Terre et de la Lune

La Lune est un satellite naturel, situé à environ 380 500 km de la Terre. Relativement grand, son diamètre est environ le quart de celui de la Terre. Au sein du système solaire, c'est le plus grand satellite naturel relativement proche de la taille de la planète Mercure. Les satellites naturels orbitant autour des autres planètes sont communément appelés « lunes » en référence à la Lune de la Terre.

L'attraction gravitationnelle entre la Terre et la Lune cause les marées sur Terre. Le même effet a lieu sur la Lune, faisant en sorte que sa période de rotation est identique au temps qu'il lui faut pour orbiter autour de la Terre, présentant ainsi toujours la même face vers notre planète. En orbitant autour de la Terre, différentes parties du côté visible de la Lune sont illuminées par le Soleil, causant les phases lunaires.

À cause du couple des marées, la Lune s'éloigne de la Terre à un rythme d'environ 38 mm par an, produisant aussi l'allongement du jour terrestre de 23 microsecondes par an. Sur plusieurs millions d'années, l'effet cumulé de ces petites modifications produit d'importants changements. Durant la période du Dévonien, à approximativement 410 millions d'années d'aujourd'hui, il y avait 400 jours dans une année, chaque jour durant 21,8 heures.

Vue de la Terre, la Lune est assez éloignée pour avoir la même taille apparente que le Soleil. La taille angulaire des deux corps est quasiment égale car même si le diamètre du Soleil est 400 fois plus grand que celui de la Lune, celle-ci est 400 fois plus rapprochée de la Terre que ce dernier. Ceci permet encore tout juste les éclipses totales sur Terre.

La théorie acceptée sur les origines de la Lune est celle d'un impact géant entre un planètoïde de la taille de Mars, appelé Théia, et la Terre nouvellement formée. Cette hypothèse explique en partie le fait que la composition de la Lune ressemble particulièrement à celle de la croûte terrestre.

La Terre a aussi deux satellites co-orbitaux, l'astéroïde (3753) Cruithne et 2002 AA29, ainsi que des quasi-satellites, 2003 YN107 (jusqu'en 2006), et (164207) 2004 GU9.

Accélération de la pesanteur

Pour consulter un article plus général, voir : 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 grande aux pôles, pour la même raison.
  • La Terre tourne sur elle-même, ce qui fait qu'un objet à l'équateur est 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) :

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 :
  • L=la latitude
  • h=l'altitude en mètre.

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

La force de pesanteur englobe donc à la fois la gravité et la force centrifuge, qui elle provient du mouvement de rotation. Il reste une force provenant de la rotation de la Terre qui ne peut être incluse dans la pesanteur : la force de Coriolis, qui elle dépend de la vitesse de l'objet sur Terre. La pesanteur a été définie pour être indépendante du mouvement de l'objet sur Terre.

Position dans l'Univers

On sait aujourd'hui que la Terre tourne sur elle-même et autour du Soleil. Mais cette formulation sous-entend un certain nombre de principes liés au développement de l'astronomie et de la physique, et qui ont mis plusieurs siècles avant de s'affirmer.

La position de la Terre dans l'Univers fut la source de longs débats opposant durant des siècles philosophes, savants et religieux de tous bords. Pendant longtemps la Terre fut considérée comme au centre de l'Univers, conception défendue par Aristote ou Ptolémée. Cette théorie, le géocentrisme, affirmait que tous les objets célestes, Soleil, Lune, planètes et étoiles, (astres) orbitaient autour de la Terre. L'héliocentrisme présente une Terre en orbite autour du Soleil, avec la Lune, satellite naturel de la Terre. Défendue par Aristarque de Samos, cette théorie fut oubliée jusqu'à ce que Nicolas Copernic la redécouvre et la complète dans son traité publié en 1543 : De revolutionibus orbium coelestium libri VI). Tycho Brahe proposa un système dans lequel le Soleil tournait autour de la Terre, et les autres planètes autour du Soleil. L'idée de Copernic fut soutenue par Johannes Kepler et Galilée. Les ellipses képlériennes y firent beaucoup en permettant des tables d'une précision jamais égalée, et en expliquant les variations de latitude des planètes par rapport au plan de l'écliptique. À la fin du XVIIème, Isaac Newton introduisit sa mécanique qui explique le mouvement de la Terre par les forces s'appliquant sur elle, en se plaçant dans un espace qu'il supposait absolu. On disposait alors d'un système mécanique expliquant les mouvements des planètes, conformes à la théorie héliocentrique.

Dans la modélisation actuelle de la mécanique newtonienne, on ne retient plus l'idée d'espace absolu. La position des objets est définie par rapport à un référentiel, notion déjà présente chez Galilée, Huygens et Newton, et la mécanique newtonienne repose sur l'hypothèse de l'existence d'une classe de référentiels privilégiés, les référentiels galiléens. Dans un référentiel galiléen, les mouvements des planètes s'expliquent par les seules forces de gravitation.

Dans le langage courant, quand rien n'est précisé, on se réfère à un référentiel galiléen. Cela est dû au statut privilégié des référentiels galiléens en mécanique. C'est pour cela que la phrase « la Terre tourne » n'est pas considérée comme imprécise en physique.

Il faut remarquer qu'en vertu du principe de relativité, y compris dans la version de Galilée, les effets induits par le mouvement de la Terre sont extrèmement faibles pour ceux qui s'y trouvent. C'est pour cela que les Anciens avaient pu supposer la Terre immobile.

Plus généralement les astrophysiciens considèrent aujourd'hui que non seulement l'Univers est dépourvu de centre, mais même de tout point privilégié. Cette conjecture est appelée principe de Copernic, puisque le nom de Copernic est associé à la fin de la vision de la Terre comme centre de l'univers.

Le drapeau non-officiel du Jour de la Terre

Jour de la Terre

Le Jour de la Terre a lieu le 22 avril, depuis 1970. Il marque la création de la mouvance écologiste.

Notes

  1. La Bille bleue, photo prise par l'équipage d'Apollo 17 le 7 décembre 1972. L'année 2009 marque le 50eanniversaire de la première photographie couleur à avoir été envoyée de l'espace le 1er décembre(1959 en science).
  2. La Terre est la seule planète tournant autour du Soleil qui ne soit pas dotée d'un nom universel pour toutes les langues issues de la mythologie grecque ou romaine. En français toutefois, « Terre » s'apparente à Terra, déesse romaine de la terre, Gaïa en grec.
  3. L'ozone est une des variante moléculaire de l'oxygène O3.
  4. La rotation de Vénus étant rétrograde, l’inclinaison de son axe est supérieure à 90°
    On pourrait dire que son axe est incliné de « -2,64° ».
  5. Il utilise en effet comme base de son calcul la distance d'Alexandrie à Syène en stades, la longueur du « stade » étant approximative à l'époque et la distance d'Alexandrie à Syène ne pouvant alors s'apprécier que par une durée de marche de chameaux (Ian Stewart et Jack Cohen, The Science of Discworld)
  6. Augustin d'Hippone émet par exemple des doutes sur la possibilité que soient habitées les antipodes, ce qui montre que le concept d'antipodes était bien admis.

Notes et références

  1. May, Robert M. (1999) How many species are there on Earth?. Consulté le 8 août 2007
  2. Newman, William L. (July 9, 2007) Age of Earth. Consulté le 20 septembre 2007
  3. Dalrymple, G. Brent (2001) "The age of the Earth in the twentieth century: a problem (mostly) solved". Consulté le 20 septembre 2007
  4. Stassen, Chris (September 10, 2005) The Age of Earth. Consulté le 20 septembre 2007
  5. pourcentage pondéral
  6. (en) David R. Williams, « Mercury Fact Sheet », novembre 2007, NASA, National Space Science Data Center.
  7. (en) David R. Williams, « Venus Fact Sheet », avril 2005, NASA, National Space Science Data Center.
  8. (en) David R. Williams, « Earth Fact Sheet », avril 2007, NASA, National Space Science Data Center.
  9. (en) David R. Williams, « Mars Fact Sheet », novembre 2007, NASA, National Space Science Data Center.
  10. cf par exemple Vitruve, De architectura, Livre IX, ch. VII, trad. Coignard (1673) : « J'ai parlé ici des constellations dont les figures ont été formées dans le Ciel par l'esprit divin qui est auteur de la Nature, ainsi que le philosophe Démocrite les a désignées ; j'entends seulement celles qui se lèvent et qui se couchent en notre horizon. Car tout de même que celles qui sont au septentrion, et qui, faisant leur cours autour du pôle septentrional, ne se couchent point et ne passent jamais sous la terre, ainsi il y en a d'autres sous la terre qui tournent aussi autour du pôle méridional, demeurant toujours cachées sans se lever jamais sur la terre ; ce qui fait qu'on ne sait point quelle est leur figure ; comme il se prouve par l'étoile appelée Canopus, que nous ne connaissons que par le rapport des marchands qui ont voyagé dans les extrémités de l'Egypte, et jusqu'au terres qui sont au bout du monde. »
  11. Muhammad Hamidullah. L'Islam et son impulsion scientifique originelle, Tiers-Monde, 1982, vol. 23, n° 92, pp. 789: «... Enfin, l'imam Abou Hanifah (m. 767) savait que la terre était sphérique ... »


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