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La Terre vue par l'équipage d'Appolo 17

La Terre


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La Terre est la troisième planète par ordre d'éloignement au Soleil et la cinquième plus grande du Système solaire aussi bien par la masse que par le diamètre. Par ailleurs, elle est le seul objet céleste connu pour abriter la vie. Elle orbite autour du Soleil en 365,256 jours solaires - une année sidérale - et réalise une rotation sur elle-même relativement au Soleil en un jour sidéral (environ 23 h 56 min
4 s), soit un peu moins que son jour solaire de 24 h du fait de ce déplacement autour du Soleil. L'axe de rotation de la Terre possède une inclinaison de 23°, ce qui cause l'apparition des saisons.

Chiffres clés

Données orbitales :

  • Demi-grand axe : 149 597 887 de km
  • Aphélie : 152 097 701 km
  • Périhélie : 147 098 074 km
  • Période de révolution : 365,25 jours
  • Période de rotation : 23,935 heures
  • Vitesse orbitale : de 30,3 à 29,3 k km/s
  • Excentricité orbitale : 0,05161
  • Inclinaison de l'axe : 23,44°
  • Inclinaison sur l'écliptique : Par définition 0
  • Satellite : La Lune

Données physiques :

  • Diamètre : 12 756 km
  • Masse : 5 970 milliards de milliars de tonnes
  • Volume : 080 000 millions de km3
  • Vitesse de libération : 11,18 km/s
  • Température à la surface : de -69 °C à +58 °C
  • Densité moyenne : 5,515 g/cm3

Composition atmosphérique :

  • Azote : 78,084%
  • Oxygène : 20,946%
  • Volume : 080 000 millions de km3
  • Vapeur d'eau : 0,1%

Ronde

Dès l’Antiquité, des savants comme Aristote avancent l’idée que la Terre est une sphère. Il lui a suffi de regarder une éclipse de Lune pour en avoir la preuve : quand notre satellite passe dans l’ombre de la Terre, on peut clairement voir le contour, circulaire, de notre planète.

Eclipse de Lune.

La structure interne

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 par la taille ou la 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 élevée et est probablement la seule avec une tectonique des plaques active.

La surface externe de la Terre est divisée en plusieurs segments rigides, appelés plaques tectoniques, qui migrent de quelques centimètres par an et connaissent ainsi des déplacements majeurs sur la surface de la planète à l'échelle géologique.

Environ 71 % de la surface est couverte d'océans d'eau salée, les 29 % restants étant des continents et des îles109. 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 de telles étendues d'eau liquide (lacs, mers, océans) à sa surface.

Le noyau

Schéma de la structure interne de la Terre.

Le noyau comprend le noyau interne, solide, composé de fer et de nickel et affichant 6 000°C au thermomètre, et le noyau externe. Celui-ci est fait de 89% de fer liquide à environ 3 500° C. Le noyau externe fonctionne ainsi comme une gigantesque dynamo de vélo : les mouvements du fer liquide (conducteur d’électricité) génèrent de l’énergie électrique, qui entrainent la formation d’un champ magnétique.

Le manteau

Le manteau est composé de roches. Il est solide, mais aussi visqueux. Il se déforme lentement sous l’effet de la chaleur du noyau, ce qui provoque des courants qui font circuler toute cette chaleur. A l’image de l’eau qui bout dans une casserole : les courants chauds du manteau sont transportés vers l’extérieur, où ils refroidissent, avant de replonger vers les entrailles de la Terre. Et ainsi de suite : c’est le mécanisme de convection, qui provoque, en surface, le déplacement des plaques continentales.

La croute

La croûte peut être océanique (roches volcaniques, 6 km en moyenne d’épaisseur) ou continentale (granites, entre 25 et 70 km). Des volcans, des montagnes, des déserts, des océans… la surface terrestre offre des paysages variés. Durant son évolution, les nombreux et violents bombardements météoritiques, puis l’érosion et les mouvements des plaques tectoniques ont modifié son aspect. Et elle change encore : les plaques continuent de se déplacer, les océans érodent les côtes, certaines zones s’assèchent…

L'atmosphère

La Terre possède une atmosphère, une enveloppe de gaz qui englobe la planète, retenue par la gravité. Elle se compose principalement de diazote (N2 78%) et de dioxygène (O2 21%). L’atmosphère laisse pénétrer une partie des rayons du Soleil pour réchauffer la surface de la Terre, et empêche une grande partie de la chaleur émise par la Terre de repartir dans l’espace. Cet effet de serre assure une température favorable au vivant. L’atmosphère protège aussi notre planète des rayonnements nocifs du Soleil et des chutes de météorites.

Le champ magnétique

Schéma du champ magnétique terrestre.

Le magnétisme est provoqué par le mouvement du magma métallique dans le noyau externe liquide (d’environ 2 200 km d’épaisseur) qui tourne autour du noyau interne solide (de 1 300 km de rayon). Ces mouvements font que le globe terrestre se comporte comme si un énorme aimant droit était placé en son centre.

Le champ magnétique terrestre est bipolaire, puisqu’il existe un pôle nord et un pôle sud magnétiques. Le pôle nord magnétique est actuellement situé dans le nord du Canada, à plus de 1 500 km du pôle Nord géographique. Le pôle sud magnétique est quant à lui situé au large de la terre Adélie. L’axe géomagnétique (qui passe par les deux pôles magnétiques) fait un angle de 11,5° par rapport à l’axe de rotation de la Terre. La différence angulaire entre le nord magnétique et le nord géographique est appelée déclinaison magnétique. Sa valeur varie en fonction du lieu où l’on se situe à la surface du globe.

Le champ magnétique terrestre a beaucoup changé au cours des temps géologiques et il change encore aujourd’hui. Il y a 500 millions d’années, le pôle nord magnétique était proche de l’île d’Hawaii dans l’océan Pacifique alors qu’il est aujourd’hui situé dans le nord du Canada. En fait, la position des pôles magnétiques bouge en permanence, en fonction des variations du champ magnétique terrestre ; la position de chaque pôle varie de plusieurs dizaines de kilomètres autour d’une position moyenne journalière. L’étude des variations du champ géomagnétique sur de grandes échelles de temps (paléomagnétisme) est réalisée grâce aux roches magmatiques qui conservent la trace du champ magnétique terrestre du passé.

Schéma de la magnétosphère terrestre.

Il forme la magnétosphère qui dévie les particules du vent solaire et de six à dix fois le rayon terrestre en direction du Soleil et jusqu'à soixante fois le rayon terrestre dans le sens inverse. La collision entre le champ magnétique et le vent solaire forme les ceintures de Van Allen, une paire de régions toroïdales contenant un grand nombre de particules énergétiques ionisées. Lorsque, à l'occasion d'arrivées de plasma solaire plus intenses que le vent solaire moyen, par exemple lors d'événements d'éjections de masse coronale vers la Terre, la déformation de la géométrie de la magnétosphère sous l'impact de ce flux solaire permet le processus de reconnexion magnétique. Une partie des électrons de ce plasma solaire entre dans l'atmosphère terrestre en une ceinture autour aux pôles magnétiques : il se forme alors des aurores boréales.

Il arrive qu'une perturbation se produise dans le noyau, le champ magnétique s’affole alors pendant une courte période (de 1000 à 10 000 ans) pendant laquelle les pôles magnétiques se déplacent rapidement sur toute la surface du globe. À la fin de cette période de transition, soit les pôles magnétiques reprennent leurs positions initiales (excursion), soit ils permutent (inversion). Au cours de cette transition, l'intensité du champ magnétique est très faible et la surface de la planète peut être exposée à des radiations. De nombreuses technologies utilisant le champ magnétique pourraient aussi être affectées. Le champ terrestre s'est inversé environ 300 fois ces derniers 200 millions d'années. La dernière inversion est survenue il y a 780 000 ans.

Lancée en 2013, la mission SWARM de l’agence spatiale européenne (ESA), composée de 4 satellites, mesure précisément les champs magnétiques générés par ces différents éléments terrestres, leur intensité, leur direction.

Inclinaison de l'axe de rotation et saisons

L'inclinaison axiale de la Terre par rapport à l'écliptique est d'exactement 23°26'21,4119.

Schéma de l'inclinaison de l'axe de la Terre.

Du fait de l'inclinaison axiale de la Terre, la quantité de rayonnement solaire atteignant tout point de la surface varie au cours de l'année. Cela a pour conséquence des changements saisonniers dans le climat avec un été dans l'hémisphère nord lorsque le pôle Nord pointe vers le Soleil et l'hiver lorsque le même pôle pointe dans l'autre direction.

Durant l'été, les jours durent plus longtemps et le soleil monte plus haut dans le ciel. En hiver, le climat devient généralement plus froid et les jours raccourcissent.

Au-delà du cercle arctique, le soleil ne se lève plus durant une partie de l'année — appelée nuit polaire et, à l'inverse, ne se couche plus pendant une autre période de l'année, appelée jour polaire. Ce phénomène apparaît également au-delà du cercle antarctique de façon réciproque.

Par convention astronomique, les quatre saisons sont déterminées par les solstices — moments où la position apparente du Soleil vu de la Terre atteint son extrême méridional ou septentrional par rapport au plan de l'équateur céleste, se traduisant par une durée de jour minimale ou maximale respectivement, et les équinoxes, moment où la position apparente du Soleil est située sur l'équateur céleste, se traduisant par un jour et une nuit de durée égale. Dans l'hémisphère nord, le solstice d'hiver a lieu vers le 21 décembre et celui d'été vers le 21 juin, l'équinoxe de printemps a lieu vers le 21 mars et l'équinoxe d'automne vers le 21 septembre. Dans l'hémisphère sud, les dates des solstices d'hiver et d'été et celles des équinoxes de printemps et d'automne sont inversées.

Schéma des solstices.

Schéma des eqinoxes.

Un satellite : la Lune

La Terre et la Lune vue par la sonde spatiale MESSENGER à 183 millions de km de
   la Terre.
La Terre et la Lune vue par la sonde spatiale MESSENGER à 183 millions de km de la Terre.

La Terre est indissociable de son unique satellite naturel : La Lune la Lune. Sans elle, la planète bleue serait bien différente aujourd’hui. Par exemple, la Lune a peu à peu ralenti la rotation de la planète, ce qui a conduit à des journées de 24 heures. Notre satellite stabilise également l’axe de rotation terrestre, dans une inclinaison de 23,4°C par rapport au plan dans lequel elle tourne autour du Soleil. Une inclinaison à l’origine des saisons.

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