[PDF] Diamètre des objets du système solaire en fonction de leur masse

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© Quentin Gibaud Bernard - 2013

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

système solaire Mercure Vénus Terre Mars Astéroïdes Jupiter Saturne Uranus Neptune

Distance au

soleil (millions de km)

57,9 108,2 149,6 227,9 360 778,6 1433,5 2872,5 4495,1

Diamètre

(km) 4879 12 104 12 756 6794 100 142 984 120 536 51 118 49 528 Densité 5,42 5,24 5,51 3,93 3,40 1,32 0,68 1,27 1,63

Température

moyenne (°C)

180 460 15 -50 -73 -110 -140 -195 -200

Pression à la

surface (hPa)

0 90 000 1 000 6 0 7 000 14 000 12 000 15 000

Epaisseur de

l'atmosphère Quasi inexistante 350 500 > 100 Néant 1 000 1 000 6 500 4 500

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.

Mercure

VénusTerre

Mars

Astéroïdes

JupiterSaturne

Uranus

Neptune

1 10 100
1000
10000

100000

1000000

0123456

DIAMÈTRE (KM)

MASSE VOLUMIQUE

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

© Quentin Gibaud Bernard - 2013

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 :

7 Température modérée

7 Dioxygène

7 Eau liquide

7 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 Conséquence vérifiable : Si mon hypothèse est juste, plus la planète est proche du Soleil, et plus sa température est élevée.

Seconde hypothèse :

La présence de l'atmosphère

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

(cm) 50 40 30 20 10 0

Température

(°C) 22,7 22,9 23,2 23,6 25,4 89

© Quentin Gibaud Bernard - 2013

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.

Vénus

Mercure

Terre

Mars-100

0 100
200
300
400
500

00,20,40,60,811,21,41,6Températures de surface (

°C)

Distance au Soleil (UA)

Variation des températures moyennes de surface en fonction de la distance au Soleil 0 10 20 30
40
50
60
70
80
90
100

01020304050

Température (

°C)

Distance (cm)

Evolution de la température en fonction de la distance -200 -100 0 100
200
300

00,511,522,533,5Température (

°C)

Distance au Soleil (UA)

Courbe de la variation des températures théoriques de surface des planètes telluriques et de la lune en fonction de leur 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.

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.

Terre

Vénus

Mars

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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. II- La 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.

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