PREMIERE PARTIE LA PLANETE TERRE ET SON

PREMIERE PARTIE
LA PLANETE TERRE ET SON ENVIRONNEMENT
I - LA TERRE DANS LE SYSTEME SOLAIRE
Introduction :
Univers : le plus grand ensemble connu. Age approximatif : 15 milliards d’années. Il est constitué de
très nombreuses galaxies organisées en plusieurs amas.
Dans l’amas local, celui où nous sommes, il y a environ une trentaine de galaxies.
Galaxie : Ensemble constitué de milliards d’étoiles. Une galaxie forme un disque qui tourne sur luimême.
Ce disque est souvent de forme spirale comme notre galaxie, la voie lactée. La voie lactée contient environ
100 milliards d’étoiles.
A l’intérieur de la voie lactée, nous nous situons dans un système planétaire : le système solaire. Le soleil
(notre étoile) est situé à la périphérie, sur un des bras spiraux.
Quels sont les constituants du système solaire ?
A – LES PLANETES DU SYSTEME SOLAIRE ET LEURS SATELLITES
1) Activité 1 : Le système solaire : caractéristiques physico-chimiques
ACTIVITE
N° 1
LE SYSTEME SOLAIRE
Durée :
1 heure
Le système solaire qui est un ensemble d’objets ou de « corps » de tailles variées, allant de quelques
micromètres (poussières) à près de 150 000 km de diamètre (Jupiter), et tournant autour du soleil (1 400 000
km de diamètre).
Problématique : Quels sont ces corps célestes et quelles sont leurs caractéristiques physico-chimiques ?
Objectif : S’informer, raisonner à partir de données chiffrées, rédiger une synthèse.
1. Principaux éléments du système solaire
Rechercher les définitions des corps célestes suivants : Galaxie, Planète, Etoile, Satellite, Astéroïde,
Météorite, Etoile filante, Comète.
Galaxie : vaste ensemble d’étoiles, de poussières et de gaz interstellaires, isolés dans l’espace et dont la
cohésion est assurée par la gravitation. (disque très aplati d’environ 100 000AL de diamètre et 5000AL
d’épaisseur ; sa trace est la voie lactée ; on connaît aujourd’hui des dizaines de millions de galaxies ; trois
grandes catégories : elliptiques, spiralées, irrégulières.
Planètes : Boules de roches ou de gaz éclairée par le soleil et décrivant une orbite quasi circulaire autour de
lui.
Etoile : sphère de gaz très chauds au cœur de laquelle se produisent des réactions nucléaires formant une
source de lumière et de chaleur.
Satellite : corps céleste naturel ou artificiel en orbite autour des planètes. Ils ont une taille variable,
inférieure à celle de leur planète. Leur composition est variable : ils peuvent avoir une composition proche
des planètes telluriques ou formés de glace.
Astéroïdes : bloc de roche comparable à une très petite planète et pouvant entrer en collision avec une
planète ou un autre astéroïde. Il existe une ceinture d’Astéroïde entre mars et jupiter.
Météorite : fragment se détachant lors de la collision entre astéroïdes et pouvant percuter des planètes.
Etoile filante : météorite qui a traversé l’atmosphère terrestre
Comète : boule de gaz et de poussière dont l’orbite elliptique et très excentrée par rapport au soleil peut
recouper celle des planètes du système solaire. En s’approchant du Soleil, elle s’échauffe et émet des jets de
gaz et de poussière qui forment une chevelure (ou coma) très brillante et longue de plusieurs milliers de km
visible depuis la Terre. Ex : Hale bopp passée en 1997. Prochain passage en 3200
2. Les caractéristiques physico-chimiques des planètes du système solaire
Inscrivez dans la première ligne du tableau les noms des différentes planètes du système solaire en
commençant par la plus proche du soleil jusqu’à la plus éloignée, puis complétez le tableau
Planètes
Mercure
Venus
Terre
Mars
Jupiter
Saturne
Uranus
Neptune
Pluton
Distance au
soleil (106km)
Densité
rayon (km)
Durée de
révolution
autour du
soleil
Nombre de
satellites
Composition
58
108
228
778
1427
2871
4497
5914
5.4
2435
88j
5.3
6050
224.7j
150
(1UA)
5.5
6360
365.3j
3.9
3390
687j
(1.88an)
1.3
71395
11.9a
0.7
60300
29.5a
1.2
25550
84a
1.7
20300
164.8a
2
1140
247.7a
0
0
1
2
16
18
15
8
1
Silicates
fer nickel
Silicates
fer nickel
Silicates
fer nickel
Silicates
fer soufre
H, He
H, He
H, He
H, He
Température
en surface
(°C)
Atmosphère
170/+400
+460
-60/+60
-100/+20
-140
-160
-180
-200
Glaces de
Methanes,
d’oxydes
de C, et
d’eau,
silicates
<-250
Non
Oui
(CO2)
oui
O (H, He)
O (H, He)
O (H, He)
Très
faible
Oui
Oui
(N2,O2)
Oui
O (H, He)
Cratères de
météorites
volcans
Eau liquide
vie
Oui
(CO2)
Peu
nombreux
Oui
non
non
oui
oui
oui
oui
Non ( ?)
non
non
non
non
non
non
non
Non
Non
Non
non
non
non
non
Terre : 1 (Lune)
Mars : 2 (Phobos et Deimos)
Jupiter : 16 (Io, Europe, Ganymède et Callisto)
Saturne : 18 (Titan, Rhéa, Dioné, Thétis, Mimas)
Uranus : 15 (Miranda, Ariel)
Neptune : 8 (Triton, Néréide)
Pluton : 1 (Charon)
Peut-on regrouper ensemble certaines planètes et sur quel critère ?
On peut regrouper les planètes suivant leur composition, Certaines planètes sont constituées de silicates, fer
et nickel, ce sont les planètes telluriques, d’autres sont constituées d’hydrogène et d’hélium, ce sont les
planètes gazeuses.
Quant à Pluton, c’est une planète particulière, encore peu connue et par conséquent difficile à classer et tout
récemment rétrogradée au rang de planète naine ou astéroïde.
Coloriez dans le tableau les colonnes correspondant aux planètes telluriques en bleu et celles correspondant
aux planètes gazeuses en rouge. Comparez ces deux groupes et complétez le tableau
Taille
Distance au soleil
Densité
Composition
Surface solide
Présence d’une atmosphère
Planètes telluriques
Mercure, Vénus, Terre, Mars
Petite
Proche
Forte
Silice
Oui
variable
Planètes gazeuses
Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune
Grande
Eloignées
Faibles
Eléments légers (H , He)
Non
oui
3. Notion de distance entre les objets du système solaire
Placez les cinq premières planètes sur un axe horizontal en fonction de leur distance au soleil (placer le soleil
à 0) et tracez pour chaque planète une barre verticale de hauteur proportionnelle au diamètre équatorial
4. Comprendre l’attraction et ses conséquences : notion de vitesse d’évasion
a. M Terre= 5.98.1024 kg donc V=11186 m/s soit 11 km/s
b. Même V que Vénus qui présente à peu près la même taille et la même masse.
c. 11 km/s soit environ 5 fois plus que la Lune
d. Le maintien des éléments volatils à la surface d’une planète nécessite que celle-ci ait une surface
suffisamment froide et que sa gravité, due à sa masse, soit suffisamment forte. Ainsi, Mercure, la plus
proche du soleil et la lune trop petite, n’ont pas d’atmosphère. Par contre, les planètes externes, massives et
froides, retiennent facilement une atmosphère constituée d’hydrogène et d’hélium. Ceci explique aussi
pourquoi leurs satellites, aussi froids, mais beaucoup plus petits, ne retiennent rien (sauf Titan). Les plus
grosses planètes internes (venus, terre, mars), de taille intermédiaire entre planètes géantes et satellites,
mais plus chaudes, ne peuvent retenir les molécules légères comme H et He. : leur atmosphère est donc
constituée de molécules plus lourdes (H2O, N2, CO2, O2).
2) Bilan
- Le soleil est une étoile autour de laquelle tournent différents objets (planètes, astéroïdes, comètes). Ils sont
de taille, compositions chimiques et activités internes variées.
- La Terre, Mercure, Venus et Mars sont des petites planètes proches du soleil (planètes internes); elles
constituent l’ensemble des planètes telluriques. Les planètes plus éloignées du soleil comme Jupiter,
Saturne, Uranus ou Neptune (planètes externes) sont beaucoup plus grosses et sont constituées
essentiellement d’Hydrogène et d’Helium : elles forment le groupe des planètes géantes ou gazeuse
Pourquoi la vie n’est présente que sur Terre ?
B – LA TERRE DANS LE SYSTEME SOLAIRE
1) Activité 2 : La Terre dans le système solaire
ACTIVITE
N° 2
LA TERRE DANS LE SYSTEME SOLAIRE
Durée :
1 heure
La Terre est la troisième planète du système solaire. Elle gravite autour d’une étoile : le Soleil. Elle présente
la particularité d’abriter la vie.
Problématique : Quels sont les paramètres physico-chimiques qui rendent la Terre si singulière et qui
ont permis l’apparition de la vie?
Objectif : S’informer, exploiter un graphique, raisonner, rédiger une synthèse
1 Quelles sont les caractéristiques de la Terre par rapport aux autres planètes du système solaire
(cf : ACTIVITE N°1) ? Emettez des hypothèses permettant d’expliquer le développement de la vie
uniquement sur la Terre.
Comparée aux autres planètes telluriques la Terre présente des conditions de pression et de température
particulières, l’eau est présente sous forme d’eau liquide. C’est également la seule planète a posséder de
l’oxygène dans l’atmosphère.
Les conditions de température, la présence d’eau liquide… (la présence d’oxygène…)
2
Les différents états de l’eau dans l’univers
L’eau existe sous trois formes : solide, liquide, gazeuse. Mais ces trois formes ne sont pas toujours présentes
dans les objets du système solaire
Document 1 : diagramme pression/température et les différents états de l’eau
Document 2 : Températures et pressions moyennes de quelques planètes
a.
b.
c.
Placez sur le document 1 les mots « liquide », « solide » et « gaz » dans les domaines
correspondants.
A l’aide du document 2, tracez les traits représentant la gamme des températures pour chaque
planète en fonction de la pression atmosphérique sur le document 1.
Que pouvez-vous en conclure ?
L’eau liquide n’est présente que sur la Terre. (De plus grâce à des sources de chaleur dépassant les 100 °C ,
l’eau peut se vaporiser. L’eau sur la Terre est présente sous ses trois états)
3
En utilisant les données du tableau (cf : ACTIVITE N°1), précisez quelle serait la planète la
moins inhospitalière pour l’Homme. Pensez à argumenter votre réponse.
Mars serait la planète la moins inhospitalière, car la température est proche de celle de la terre. De plus il
existe une calotte polaire donc une réserve d’eau enfin si vous regardez la distance entre la Terre et Mars,
elle est faible.
2) Bilan
C’est essentiellement les facteurs pression atmosphériques et température qui permettent la présence d’eau
liquide.
La température joue un rôle extrêmement important dans le développement de la vie. La limite supérieure du
vivant est fixée à 113°C (au delà aucune vie ne peut se développer) alors que la borne inférieure est fixée aux
environs de –50°C. Ces limites ont été définies par rapport à des organismes vivants sur la planète Terre.
C – BILAN DU CHAPITRE
ACTIVITE
N° 3
SYNTHESE SUR LE SYSTEME SOLAIRE
Durée :
20 Min
Objectif : Réaliser une synthèse
1
Complétez le schéma ci-dessous.
2
Complétez le schéma de synthèse page suivante en vous servant des résultats des activités ainsi
que du livre.