Vendredi 31 août 2007
Chapitre I : la planète Terre et son
environnement
I. La Terre, planète du
Système solaire
Les techniques d’observation de l’Univers se sont considérablement perfectionnées, en particulier au cours de XXème siècle. Leur utilisation a permis de préciser la place de la
planète Terre dans l’Univers et de mieux connaître les caractéristiques physiques et chimiques des nombreux objets du système solaire.
Quelles sont les caractéristiques des objets du système solaire ?
On cherche à caractériser les constituants du système solaire et à les comparer.
Hypothèse - Vérification par documents - Conclusions
La Terre est une planète du système solaire. Le Soleil est une étoile autour de laquelle tournent différents objets (planètes, astéroïdes, comètes).Ils sont de
tailles, compositions chimiques et activités internes variées. Certaines planètes ont des enveloppes externes gazeuses ou liquides.
II. II. La planète Terre et son environnement
global
A.- Rayonnement solaire et planète Terre
1.- rayonnement solaire
Le soleil est l’une des 200 à 300 milliards d’étoiles qui peuplent notre galaxie. Cette gigantesque boule de gaz incandescents, dont la température peut atteindre 15 millions de degrés
Celsius au centre et 6000°C à la surface, est la source de chaleur et de lumière de toutes les planètes du système solaire. Son rayonnement a des influences directes et indirectes sur les
planètes telluriques et notamment sur la Terre.
Comment le rayonnement solaire influence t-il la température de surface des planètes ?
On cherche à comprendre les différences de surface des différentes planètes telluriques
Hypothèse - Vérification par expérience - Conclusion
L'énergie solaire reçue par les planètes varie en fonction de la distance au soleil.
2.- température et atmosphère
Les températures de surface de la Terre, Vénus et Mars sont anormalement élevées par rapport aux températures théoriques mesurées en tenant compte uniquement de leur distance au soleil. Un
autre paramètre intervient : c’est l’effet de serre.
Quelle sont les causes de l’effet de serre ?
On cherche à savoir si l’effet de serre est produit lors de la traversée de l’atmosphère par le rayonnement solaire ; on cherche à connaître la composition de l’atmosphère terrestre et ses
caractéristiques (T°, pression) pour comprendre comment le rayonnement solaire, après son arrivée au niveau du sol , et responsable de l’effet de serre.
Hypothèse - Vérification par expérience – Conclusion
L'effet de serre résulte comme sur Mars et Vénus de la présence d'une atmosphère.
L'ozone protège la Terre du rayonnement UV ; il est aussi responsable de la séparation troposphère/stratosphère.
3.- climats et saisons
La température moyenne à la surface de la planète Terre est de 15°C mais elle n’est pas répartie de manière uniforme à la surface du globe.
Comment la répartition de l’énergie solaire détermine t-elle celle des climats ?
On cherche à identifier les causes de la répartition des climats (température et précipitations) à la surface de la Terre.
Hypothèse - Vérification par expérience - Conclusion
La répartition en fonction de la latitude du rayonnement solaire reçu explique la répartition des climats. Mais dans une même région et selon la période de l’année, les conditions climatiques
sur Terre changent : c’est le cycle régulier des saisons
Comment expliquer l’alternance des saisons ?
On cherche à expliquer l’alternance des saisons.
Hypothèse - Vérification par expérience - Conclusion
La répartition en latitude des climats et l'alternance des saisons sont des conséquences de la sphéricité de la Terre, et de sa rotation autour d'un axe incliné par
rapport au plan de révolution autour du soleil.
B- les enveloppes externes de la planète Terre
Les satellites permettent d’observer en détail la surface de la Terre. Ils apportent des données importantes sur la structure et l’évolution des enveloppes externes de notre planète :
l’atmosphère, l’hydrosphère, la lithosphère et la biosphère.
1.- mouvements atmosphériques
L’atmosphère est parcourue en permanence par des vents de force et de direction variées. Tempêtes cyclones, tornades, marqués par des vents d’une violence souvent extrêmes, sont l’expression
de mouvements atmosphériques plus importants.
Comment caractériser les mouvements atmosphériques ?
Quels sont les moteurs de ces mouvements ?
On cherche à visualiser et quantifier les déplacement de l’atmosphère et à en préciser l’origine.
Hypothèse - Vérification par expérience – Conclusion
Les mouvements atmosphériques sont rapides (de l'ordre de la dizaine de m.s-1)
2.- mouvements océaniques
Les océans forment l’essentiel de l’hydrosphère (97% de la totalité des eaux de surface). Ces immenses masses d’eau salées sont animées de mouvements dont les plus importants à l’échelle de
la planète sont les courants. On distingue les courants de surface des courants profonds.
Comment caractériser les 2 types de mouvements océaniques ?
Quels sont les moteurs de ces mouvements ?
On cherche à visualiser et expliquer les mouvements des masses d’eaux océaniques, de surface et profonds.
Hypothèse - Vérification par expérience – Conclusion
Les masses océaniques sont animées de mouvements de deux types : les courants de surface (couplés à la circulation atmosphérique) et les courants profonds (liés aux
différences de température et de salinité de l'eau de mer). Ces deux types de courants ont des vitesses de déplacement différentes.
3.- les moteurs des mouvements atmosphériques et océaniques
Les mouvements des masses atmosphériques et océaniques résultent de l'inégale répartition géographique de l'énergie solaire parvenant à la surface de la Terre et de
la rotation terrestre. Ces mouvements ont des conséquences sur l'évolution de l'environnement planétaire.
4.- la dispersion des pollutions
Des accidents peuvent libérer en un point de l’hydrosphère océanique ou de l’atmosphère des quantités importantes de polluants.
Comment les polluants finissent-ils par se disperser ou se diluer ?
On cherche à montrer que les vents et les courants océaniques participent au déplacement et à la dilution de divers polluants à l’échelle du globe.
Hypothèse - Vérification par expérience – Conclusion
Les mouvements des masses atmosphériques permettent un mélange efficace des gaz et polluants (CO2, CFC, poussières, etc) à l'échelle planétaire.
Les vitesses des mouvements océaniques sont plus faibles que celle de l'atmosphère et disséminent moins rapidement les polluants à l'échelle planétaire.
5.- biosphère
La biosphère ensemble de la matière vivante. Notion de respiration, de fermentation, synthèse chlorophyllienne.
6-. Le cycle du carbone
Les quatre enveloppes de la surface terrestre, dont les principaux constituants sont l’eau, le dioxygène et le carbone, sont étroitement liées entre elles par des échanges permanents :
on parle de couplage. Le carbone entre dans la composition de nombreuses molécules chimiques. Il est présent dans les 4 enveloppes. Celles-ci forment des réservoirs naturels.
Quels sont les réservoirs de carbone ?
On cherche à identifier les réservoirs de carbone dans les différentes enveloppes, à préciser les formes sous lesquelles le carbone y est présent et à en déterminer les quantités respectives.
Hypothèse - Vérification par expérience - Conclusion
Les cycles de l'oxygène, du CO2 et de l'eau : Ils montrent comment la lithosphère, l'hydrosphère, l'atmosphère et la biosphère sont couplées. Influence de
l'homme. Action sur la température de surface.
Entre ces réservoirs naturels circule le carbone : on parle de cycle de carbone. L’étude du cycle du carbone permet d’établir les mécanismes de ces échanges et d’évaluer les
perturbations provoquées par l’homme et leurs conséquences pour l’environnement.
Comment s’effectuent les transferts de carbone entre réservoirs ?
On cherche à établir l’existence de transferts de carbone entre ces réservoirs et avec les organismes chlorophylliens de la biosphère
Hypothèse - Vérification par expérience - Conclusion
Une légère variation de la composition de l’atmosphère depuis quelques décennies laisse présager des modifications climatiques à court terme.
Quelle est l’influence des activités humaines sur le cycle de carbone ?
On cherche à préciser si la composition de l’atmosphère terrestre a varié dans le passé et plus récemment.
Une augmentation de la quantité de CO2 dans l’atmosphère conduit à une augmentation de l’effet de serre et donc de la température de la planète.
Quelles sont les conséquences des modifications de la composition de l’atmosphère ?
On cherche à connaître les effets d’une modifications de l’atmosphère sur le réchauffement climatique
Hypothèse - Vérification par expérience - Conclusion
Evolution historique de la composition de l'Atmosphère : La courbe des teneurs en CO2 et O2 de l'atmosphère terrestre depuis 4,5 milliards d'années. La courbe
des températures fossiles et des teneurs en CO2 au cours du quaternaire récent déterminée grâce à l'étude des isotopes de l'oxygène et des inclusions gazeuses des carottes
polaires.