Diamètre des objets du système solaire en fonction de leur masse

Thème 2 : La Terre dans l’Univers, la vie et l’évolution du vivant : une planète habitée Chapitre 1 : La Terre, une planète habitée Quelles sont les caractéristiques de la Terre permettant le développement de la vie ? I-

Les particularités de la planète Terre 1) La Terre, un objet du système solaire

Activité : La place de la Terre dans le système solaire. Objets du Mercure Vénus Terre Mars Astéroïdes système solaire Distance au soleil 57,9 108,2 149,6 227,9 360 (millions de km) Diamètre 4879 12 104 12 756 6794 100 (km) Densité 5,42 5,24 5,51 3,93 3,40 Température moyenne 180 460 15 -50 -73 (°C) Pression à la surface 0 90 000 1 000 6 0 (hPa) Epaisseur de Quasi 350 500 > 100 Néant l’atmosphère inexistante

Jupiter

Saturne

Uranus

Neptune

778,6

1433,5

2872,5

4495,1

142 984

120 536

51 118

49 528

1,32

0,68

1,27

1,63

-110

-140

-195

-200

7 000

14 000

12 000

15 000

1 000

1 000

6 500

4 500

Diamètre des objets du système solaire en fonction de leur masse volumique 1000000 Jupiter

Saturne 100000

Neptune

Vénus

DIAMÈTRE (KM)

Uranus 10000

Mars

Terre Mercure

1000 100

Astéroïdes

10 1 0

1

2

3

4

5

MASSE VOLUMIQUE

Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune sont des planètes gazeuses. Elles ont une masse volumique faible et un diamètre élevé. La Terre, Mars, Mercure et Vénus sont des planètes rocheuses (ou telluriques). Elles ont une masse volumique élevée et un diamètre moins important. Les astéroïdes ont un assez faible diamètre mais une masse volumique importante. Ces objets sont elliptiques, ils tournent autour du soleil en décrivant des ellipses. © Quentin Gibaud Bernard - 2013

6

Bilan : Je suis une gigantesque bulle gazeuse d’hydrogène et d’hélium, je représente à moi seul 99,8% de la masse du système solaire. Je suis à une très haute température et émet ma propre lumière ; je suis le soleil. Nous gravitons autour du soleil sur des trajectoires elliptiques. Nous sommes au nombre de huit et sommes de différentes natures chimiques. On nous classe en deux groupes : Les planètes proches du Soleil (La Terre, Mars, Mercure et Vénus) de petite taille. Nous sommes constituées de roche. Nous sommes les planètes telluriques. Les planètes lointaines du Soleil (Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune) : nous sommes constituées d’énormes bulles de gaz. Nous sommes les planètes géantes. Nous sommes de blocs de glace et de poussière traversant le système solaire sur des orbites très allongées qui nous ramènent périodiquement vers le Soleil : nous sommes les comètes. Nous sommes d’innombrables corps rocheux de tailles très variées (du grain de poussière à plusieurs kilomètres) et gravitons sur une orbite située entre celles de Mars et de Jupiter : nous sommes les astéroïdes. Nous dérivons des corps précédents quand ces derniers se percutent et sommes de tailles inférieures le plus souvent. En percutant les planètes, nous créons des cratères d’impact. Nous sommes les météorites. 2) Les particularités de la Terre permettant le développement de la vie Hypothèses :  Température modérée  Dioxygène  Eau liquide  Présence d’une atmosphère Activité 1 : La température de la Terre Problème : Comment expliquer la température de 15°C à la surface de la Terre ? Première hypothèse : La température varie en fonction de la distance Seconde hypothèse : La présence de l’atmosphère

Conséquence vérifiable : Si mon hypothèse est juste, plus la planète est proche du Soleil, et plus sa température est élevée. Conséquence vérifiable : Si mon hypothèse est juste, les planètes à la même distance du Soleil auront une température différente selon l’atmosphère.

On allume la lampe, qui matérialise le Soleil. On place d’abord le thermomètre à 50 cm de la lampe, après l’avoir faite chauffer deux minutes. On rapproche la lampe de 10 cm toutes les deux minutes. On note les valeurs obtenues dans le tableau suivant : Distance 50 40 30 (cm) Température 22,7 22,9 23,2 (°C)

20

10

0

23,6

25,4

89

© Quentin Gibaud Bernard - 2013

Température (°C)

Evolution de la température en fonction de la distance 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0

10

20

30

40

50

Distance (cm)

Courbe de la variation des températures théoriques de surface des planètes telluriques et de la lune en fonction de leur distance au soleil Température (°C)

300 200

100 0 0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

-100 -200

Distance au Soleil (UA)

Variation des températures moyennes de surface en fonction de la distance au Soleil Températures de surface (°C)

500

Vénus

400 300 200

Mercure

100 Terre

0 -100

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6 Mars

Distance au Soleil (UA)

Avec notre expérience, on a obtenu les résultats que l’on attendait. En effet, plus la distance est importante, moins la température est élevée. Notre courbe a la même allure que la courbe théorique. Les températures réelles ne sont pas équivalentes aux températures théoriques pour Vénus et la Terre. On peut supposer que l’atmosphère rend la température plus importante. La température correspond donc à la présence d’une atmosphère et de la distance au soleil.

© Quentin Gibaud Bernard - 2013

Activité 2 : L’atmosphère de la Terre, une condition propre à la Terre ? L’épaisseur de l’atmosphère et la composition sont différentes selon des planètes. Les planètes Mars, la Terre et Vénus sont suffisamment froides (car éloignées du Soleil) pour retenir les molécules composant l’atmosphère. Au contraire, Mercure est trop chaude pour pouvoir retenir une atmosphère. C’est donc pour cela qu’il n’y a pas d’atmosphère sur Mercure, mais qu’il y en a sur Mars, la Terre et Vénus. La masse permet également de retenir l’atmosphère. L’atmosphère terrestre est principalement composée de diazote et de dioxygène. En revanche, contrairement aux autres planètes, il n’y a que très peu de gaz à effet de serre tels que le CO2 (gaz majoritairement présent dans les atmosphères des autres planètes). Notre atmosphère est indispensable à la vie car la couche d’ozone filtre certaines radiations solaires dangereuses pour les êtres vivants. L’épaisseur de l’atmosphère est due à la masse et à la distance au soleil. C’est une couche protectrice des UV. Vénus

Terre

Mars

Toutes les planètes ont de l’eau, mais seule la planète Terre a de l’eau liquide. Les autres planètes n’ont que de l’eau sous forme gazeuse et/ou solide. La Terre a de l’eau sous ses trois états. Bilan : La Terre est la seule planète du système solaire permettant des conditions physico-chimiques (pression, température) permettant la présence d’eau liquide et d’une atmosphère compatible avec la vie (couche d’ozone protectrice). La présence d’une atmosphère permet la mise en place d’un effet de serre qui contribue au réchauffement de la planète. L’atmosphère de la Terre est épaisse. La présence de cette atmosphère est liée à la masse de la Terre et à sa distance au Soleil. En effet, la masse de la planète permet de développer une force de gravité suffisante pour retenir les molécules et éviter qu’elles ne se dispersent dans l’espace. La distance au Soleil est responsable de la dispersion des molécules atmosphériques : une planète trop proche du Soleil ne peut conserver son atmosphère car ses molécules sont trop agitées et finissent par échapper à la force de gravité de la planète. Cette distance au Soleil et la présence de l’atmosphère déterminent une pression et une température moyenne au sol, particulières à notre planète. Elles permettent ainsi la présence d’eau liquide.

© Quentin Gibaud Bernard - 2013

3) Planète habitée, planète habitable La singularité de la Terre permettant de défendre une zone d’habitabilité autour des étoiles. Zone d’habitabilité : zone où une planète possédant une atmosphère est à une distance de son étoile telle que la présence d’eau liquide en surface est possible. De telles conditions pourraient exister sur des exoplanètes qui possèderaient des caractéristiques voisines de celles de la Terre. Cependant, aucune vie n’a été détectée à ce jour.

IILa Terre, une planète habitée : la biodiversité et son évolution Comment définir la biodiversité ? Quels sont les facteurs à l’origine de son évolution ? La biodiversité se définit à trois niveaux différents : -

La biodiversité des écosystèmes : les milieux de vie déterminent les espèces y habitant. La biodiversité des espèces : c’est le nombre d’espèces présentes dans un milieu La biodiversité génétique au sein d’une espèce : on constate des différences entre les individus d’une même espèce. Ces différences ont une origine génétique liée à la présence des allèles.

La biodiversité évolue au cours du temps sous l’action du climat mais aussi de l’activité humaine.

© Quentin Gibaud Bernard - 2013