Terre
La Terre vue depuis Apollo 17 en 1972Note 1. | |
Caractéristiques orbitales | |
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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 sur l’écliptique | (par définition) 0° |
Nœud ascendant | 174,873° |
Argument du périhélie | 288,064° |
Satellites connus | 1, la Lune |
Caractéristiques physiques | |
Rayon équatorial | 6 378,137 km |
Rayon polaire | 6 356,752 km |
Rayon moyen volumétrique | 6 371,0 km |
Aplatissement | 0,0033529 |
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 globale | 5,515×103 kg/m3 |
Gravité de surface | 9,80665 m/s2 (1 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 | 23,4388° |
Albédo géométrique visuel | 0,367 |
Albédo de Bond | 0,306 |
Irradiance solaire | 1 367,6 W/m2 (1 Terre) |
Température d’équilibre du corps noir | 254,3 K (-18,7 °C) |
Température de surface : | |
Maximum : | 57,8 °C1 |
Moyenne : | 15 °C |
Minimum : | -89,2 °C2 |
Caractéristiques de l’atmosphère | |
Pression atmosphérique | 101 325 Pa |
Masse volumique au sol | 1,217 kg/m3 |
Masse totale | 5,1×1018 kg |
Hauteur d’échelle | 8,5 km |
Masse molaire moyenne | 28,97 g/mol |
Azote N2 | 78,084 % volume sec |
Oxygène O2 | 20,946 % volume sec |
Argon Ar | 0,9340 % volume sec |
Dioxyde de carbone CO2 | 390 ppm volume sec |
Néon Ne | 18,18 ppm volume sec |
Hélium He | 5,24 ppm volume sec |
Méthane CH4 | 1,79 ppm volume sec |
Krypton Kr | 1,14 ppm volume sec |
Hydrogène H2 | 550 ppb volume sec |
Protoxyde d'azote N2O | 300 ppb volume sec |
Monoxyde de carbone CO | 100 ppb volume sec |
Xénon Xe | 90 ppb volume sec |
Ozone O3 | 0 à 70 ppb volume sec |
Dioxyde d'azote NO2 | 20 ppb volume sec |
Iode I | 10 ppb volume sec |
Vapeur d'eau H2O | ~ 0,4 % volume global ~ de 1 à 4 % en surface (valeurs typiques) |
Histoire | |
Découverte par | • Nature planétaire pressentie par l'école pythagoricienne (Philolaos de Crotone). • Attestée à l'époque hellénistique (Aristarque de Samos, puis Ératosthène). |
Découverte le | • Ve siècle av. J.‑C. • IIIe siècle av. J.‑C. |
La Terre s'est formée il y a 4,54 milliards d'années environ et la vie apparut moins d'un milliard d'années plus tard3. La planète abrite des millions d'espèces dont les humains4. La biosphère de la Terre a fortement modifié l'atmosphère et les autres caractéristiques abiotique de la planète, permettant la prolifération d'organismes aérobies de même que la formation d'une couche d'ozone, qui associée au champ magnétique terrestre, bloque une partie des rayonnements solaires permettant ainsi la vie sur Terre5. Les propriétés physiques de la Terre de même que son histoire géologique et son orbite ont permis à la vie de subsister durant cette période et la Terre devrait pouvoir supporter la vie durant encore au moins 500 millions d'années6,7.
La croûte terrestre est divisée en plusieurs segments rigides appelés plaques tectoniques qui se déplacent sur des millions d'années. Environ 71 % de la surface terrestre est couverte par des océans d'eau salée qui forment l'hydrosphère avec les autres sources d'eau comme les lacs ou les nappes phréatiques. Les pôles géographiques de la Terre sont principalement recouverts de glace (inlandsis de l'Antarctique) ou de banquises. L'intérieur de la planète reste actif avec un épais manteau composé de roches plus ou moins fondues, un noyau externe liquide qui génère un champ magnétique et un noyau interne de fer solide.
La Terre interagit avec les autres objets spatiaux, principalement le Soleil et la Lune. Actuellement, la Terre orbite autour du Soleil en 365,26 jours solaires ou une année sidéraleNote 3. L'axe de rotation de la Terre est incliné de 23,4° par rapport à la perpendiculaire du plan de l'écliptique, ce qui produit des variations saisonnières sur la surface de la planète avec une période d'une année tropique (365,24 jours solaires)8. Le seul satellite naturel connu de la Terre est la Lune qui commença à orbiter il y a 4,5 milliards d'années. Celle-ci provoque des marées, stabilise l'inclinaison axiale et ralentit lentement la rotation terrestre. Il y a environ 3,8 milliards d'années, lors du grand bombardement tardif, de nombreux impacts d'astéroïdes causèrent d'importantes modifications de sa surface.
La Terre a pour particularité d'être le seul endroit de l'univers connu pour abriter la vie, et accessoirement l'espèce humaine. Les cultures humaines ont développé de nombreuses représentations de la planète, dont une personnification en tant que déité, la croyance en une terre plate, la Terre en tant que centre de l'univers et la perspective moderne d'un monde en tant que système global nécessitant une gestion raisonnable.
La science qui étudie la Terre est la géologie. Compte tenu de l'influence de la vie sur la composition de l'atmosphère, des océans et des roches sédimentaires, la géologie emprunte à la biologie une partie de sa chronologie et de son vocabulaire.
Sommaire[masquer] |
Chronologie[modifier]
Article détaillé : Histoire de la Terre.
Globalement l'histoire de la Terre est divisée en quatre éons :- L'hadéen
- A débuté il y a 4,567 milliards d'années9, lorsque la Terre s'est formée avec les autres planètes à partir d'une nébuleuse solaire, une masse de poussières et de gaz en forme de disque détachée du Soleil en formation. C'est au début de cette éon que se sont formés la croûte terrestre, les océans, l'atmosphère et la Lune.
- L'archéen
- Est l'éon qui marque l'apparition de la vie. On estime qu'il a débuté il y a 3,8 milliards d'années.
- Le protérozoïque
- Est l'éon lié à l'apparition des premières plantes à photosynthèse. Son début remonte à 2,5 milliards d'années. La photosynthèse a eu un impact considérable sur la géologie, car elle a provoqué une crise appelée grande oxydation pendant laquelle les océans se sont chargés en oxygène après avoir été vidés de leur fer, et avant que l'oxygène ne soit émis aussi en grande quantité dans l'atmosphère.
- Le phanérozoïque
- Est marqué par l'apparition des premiers animaux à coquilles, et plus globalement par le début du règne animal. Il a débuté il y a 542 millions d'années environ, et s'étend jusqu'à nos jours.
Époque prébiotique[modifier]
Article détaillé : Hadéen.
La formation de la Terre par accrétion était presque terminée en moins de 20 millions d'années10. Initialement en fusion, la couche externe de la Terre s'est refroidie pour former une croûte solide lorsque l'eau commença à s'accumuler dans l'atmosphère, aboutissant aux première pluies et aux premiers océans. La Lune s'est formée peu de temps après il y a 4,53 milliards d'années11. Le consensus actuel12 pour la formation de la Lune est l'hypothèse de l'impact géant, lorsqu'un objet de la taille de Mars (quelquefois appelé Théia) avec environ 10 % de la masse terrestre13 impacta la Terre14. Dans ce modèle, 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 ayant plusieurs origines possibles, mêlée à de la glace apportée par des comètes, a produit les océans15. Une combinaison de gaz à effet de serre et d'importants niveaux d'activité solaire permirent d'augmenter la température à la surface de la Terre et empêchèrent les océans de geler16. Vers 3,5 milliards d'années, le champ magnétique se forma et il permit d'éviter à l'atmosphère d'être balayée par le vent solaire17.
Deux principaux modèles ont été proposés pour expliquer la vitesse de croissance continentale18 : une croissance constante jusqu'à nos jours19 et une croissance rapide au début de l'histoire de la Terre20. Les recherches actuelles montrent que la deuxième hypothèse est la plus probable avec une formation rapide de la croûte continentale21 suivie par de faibles variations de la surface globale des continents2223,24. Sur des échelles de temps de plusieurs centaines de millions d'années, les 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'années25.
Évolution de la vie[modifier]
Article détaillé : Histoire évolutive du vivant.
On suppose qu'une activité chimique intense dans un milieu hautement énergétique a produit une molécule capable de se reproduire, dans un système particulier, il y a environ 4 milliards d'années. La vie elle-même serait apparue entre 200 et 500 millions d'années plus tard26.[évasif]Le développement de la photosynthèse, active depuis bien avant 3 (à 3,5) milliards d'années avant le présent, permit à la vie d'exploiter directement l'énergie du Soleil. Celle-ci produisit de l'oxygène qui s'accumula dans l'atmosphère, à partir d'environ 2,5 milliards d'années avant le présent, et forma la couche d'ozone (une forme d'oxygène [O3]) dans la haute atmosphère, lorsque les niveaux d'oxygène dépassèrent quelques %. Le regroupement de petites cellules entraina le développement de cellules complexes appelées eucaryotes27. Les premiers organismes multicellulaires formés de cellules au sein de colonies devinrent de plus en plus spécialisés. Aidée par l'absorption des dangereux rayons ultraviolets par la couche d'ozone, des colonies bactériennes pourraient avoir colonisé la surface de la Terre, dès ces époques lointaines28. Les plantes et les animaux pluricellulaires colonisèrent la terre ferme qu'à partir de la fin du Cambrien (pour les premiers végétaux, mousses, lichens et champignons) et pendant l'Ordovicien (pour les premiers végétaux vasculaires et les arthropodes), le Silurien (pour les gastéropodes ?) et le Dévonien (pour les vertébrés).
Depuis les années 1960, il a été proposé une hypothèse selon laquelle une ou une série de glaciations globales eut lieu il y a 750 à 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 proliférer29.
À la suite de l'explosion cambrienne, il y a environ 535 millions d'années, cinq extinctions massives eurent lieu30. La dernière extinction majeure date de 65 millions d'années, quand une météorite est entrée en collision avec la Terre, exterminant les dinosaures et d'autres grands reptiles, épargnant de plus petits animaux comme les mammifères, oiseaux, lézards, etc.
Dans les 65 millions d'années qui se sont écoulées depuis, les mammifères se sont diversifiés, l'espèce humaine s'étant développée depuis deux millions d'années. 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 plus que doublé les zones polaires de la planète, périodiquement dans les derniers millions d'années.
À l'issue de la dernière glaciation, 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 sur Terre, affectant la nature tout comme les autres formes de vie31.
Futur[modifier]
La Terre devrait cependant rester habitable durant encore plus de 500 millions d'années6, bien que cette durée puisse passer à 2,3 milliard d'années si l'azote est retiré de l'atmosphère34.[évasif] L'augmentation de la température terrestre va accélérer le cycle du carbone inorganique, réduisant sa concentration à des niveaux qui pourraient devenir trop faibles pour les plantes (10 ppm pour la photosynthèse du C4) dans environ 5006 ou 900 millions d'années. La réduction de la végétation entrainera la diminution de la quantité d'oxygène dans l'atmosphère, ce qui provoquera la disparition progressive de la plupart des formes de vies animales35. Ensuite, la température moyenne (de la Terre) augmentera plus vite dû à un emballement de l'effet de serre par la vapeur d'eau, vers 40 à 50 °C 35. Puis les océans s'évaporeront « rapidement »7 précipitant le climat de la Terre dans celui de type vénusien.
Même si le Soleil était éternel et stable, le refroidissement interne de la Terre entrainerait la baisse du niveau de CO2 du fait d'une réduction du volcanisme36, et 35 % de l'eau des océans descendrait dans le manteau du fait de la baisse des échanges au niveau des dorsales océaniques37.
La « fin »[modifier]
Dans le cadre de son évolution, le Soleil deviendra une géante rouge dans plus de 5 milliards d'années. Les modèles prédisent qu'il gonflera jusqu'à atteindre environ 250 fois son rayon actuel32,38.Le destin de la Terre est moins clair. En tant que géante rouge, le Soleil va perdre environ 30 % de sa masse, donc sans effets de marée, la Terre se déplacera sur une orbite à 1,7 ua (254 316 600 km) du Soleil lorsque celui-ci atteindra sa taille maximale. La planète ne devrait donc pas être engloutie par les couches externes du Soleil même si l'atmosphère restante finira par être « soufflée » dans l'espace, et la croûte terrestre finira par fondre pour se transformer en un océan de lave, lorsque la luminosité solaire atteindra environ 5 000 fois son niveau actuel32. Une simulation de 2008 indique que l'orbite terrestre va se modifier du fait des effets de marées et poussera la Terre à entrer dans l'atmosphère du Soleil où elle sera absorbée et vaporisée38.
Composition et structure[modifier]
Article détaillé : Sciences de la Terre.
La Terre est une planète tellurique, c'est-à-dire une planète essentiellement rocheuse à noyau métallique, contrairement aux géantes gazeuses, telles que Jupiter, essentiellement constituées de gaz légers (hydrogène et hélium). Il s'agit de la plus grande des quatre planètes telluriques du système solaire, que ce soit en termes de taille ou de masse. De ces quatre planètes, la Terre a aussi la masse volumique globale la plus élevée, la plus forte gravité de surface, le plus puissant champ magnétique global, la vitesse de rotation la plus élevée39 et est probablement la seule avec une tectonique des plaques active40.La surface externe de la Terre est divisée en plusieurs segments rigides, ou plaques tectoniques, qui se déplacent lentement sur la surface sur des durées de plusieurs millions d'années. Environ 71 % de la surface est couverte d'océans d'eau salée, les 29 % restants étant des continents et des îles. L'eau liquide, nécessaire à la vie telle que nous la connaissons, est très abondante sur Terre, et aucune autre planète n'a encore été découverte avec des étendues d'eau liquide (lacs, mers, océans) à sa surface.
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