La terre au sein de l'univers

      Introduction - Univers et Galaxies:

L’Univers, ou Cosmos, est l’ensemble de tous les corps célestes. Un corps céleste est un objet extra-terrestre visible dans le ciel : les étoiles, le soleil ou la Lune sont des corps célestes. L’Univers est constitué de galaxies dont le nombre se chiffre en milliards (de milliards).La galaxie est un vaste ensemble d’étoiles, de poussières et de gaz. La galaxie, ainsi que le système solaire à laquelle appartient la Terre, s’appelle : la Voie lactée. Elle est visible par beau temps, durant la nuit, et ressemble à une immense écharpe blanche (comme du lait, pour lactée), tendue en oblique dans le ciel.La formation de l’Univers remontrait entre 12 et 15 milliards d’années.

On parle de l’expansion de l'Univers. C’est le phénomène qui désigne l’éloignement des galaxies les unes des autres avec une vitesse proportionnelle à leur distance (Définition astronomique, 1973).

1.      Le système solaire: 

Le Soleil et les 8 planètes

Le Système solaire est composé du Soleil et de 8 planètes : de la plus proche à la plus éloignée (du Soleil), les planètes se nomment Mercure, Vénus, la Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. (Toutes les planètes, y compris la Terre, portent des noms de dieux et déesses de la mythologie romaine).
Il comporte également une ceinture d'astéroïdes composée de petits corps rocheux. Une seconde ceinture appelée ceinture de Kuiper, composée d’objets glacés. Au-delà de cette ceinture se trouve une sphère d’objets épars, nommée suivant la théorie avancée par Jan Oort, le nuage d'Oort. Ensuite vient l'héliopause, limite du Système.Toutes ces planètes, excepté les deux plus proches du Soleil, possèdent des satellites** en orbite et chacune des quatre planètes externes* est entourée d’un anneau de poussière et d’autres particules. ** Avant 2006, dans les planètes du système solaire figurait Pluton. Après sa découverte en 1930, Pluton fut considérée comme une planète pendant 76 ans. La décision de l'UAI (Union Astronomique Internationale, organisation chargée de la nomenclature astronomique) l'a reclassé comme planète naine (Sans rentrer dans les détails, une planète naine est intermédiaire entre une planète et un petit corps). 

- La formation du système solaire et de la Terre:

Le système solaire s’est formé, il y a 4,5 à 4,6 milliards d’années par la condensation de la nébuleuse primitive (nom de la galaxie). L’accrétion (consolidation) des éléments les plus lourds dans la région centrale de la nébuleuse, a donné naissance aux planètes telluriques (voir définition plus bas). A la fin de leur période de consolidation, ces planètes (Voir illustration, exemple de la Terre) se sont différenciées intérieurement (formation d’une croûte, d’un manteau et d’un noyau). A peu près, en même temps, les surfaces primitives des planètes (et celles de leurs satellites) ont subi un intense bombardement météorique qui a formé des cratères d’impact de toutes tailles, ainsi que de grands bassins circulaires.
Parce qu’ils sont totalement dépourvus d’atmosphère et d’hydrosphère, certains corps du système solaire, tels que la Lune ou Mercure, ont pu, en l’absence d’érosion, conserver leur surface primitive. D’autres, tels que la Terre ou Mars, ont subi des formes diverses d’érosion qui ont modifié leur aspect originel.
En effet, la Terre, du fait des grands bouleversements géologiques intervenus au cours de son histoire, liée en particulier à la tectonique des plaques (Voir cours prochain), possède une surface très jeune par rapport à celles des autres corps système solaire. Il est par conséquent très difficile de retrouver et d’observer de nos jours sur la Terre, les traces des premiers stades de son histoire et de son évolution géologique. C’est en étudiant les surfaces des autres corps solides du système solaire que l’on peut espérer reconstituer l’histoire primitive de la Terre.

     3. Soleil. Planètes:

Le système solaire comprend un astre (objet céleste naturel, planète ou étoile) : le Soleil, 8 planètes principales, des satellites (corps célestes qui gravitent autour des planètes), des comètes (astres dont les contours ne sont pas nets), des astéroïdes (petits astres), des météorites (objets naturels qui proviennent de l’espace. Des météorites formés de Fe et de Ni, tombent à la surface de la Terre) ; et enfin des poussières interstellaires ou interplanétaires qui se trouvent entre les étoiles.La différence, entre une planète et une étoile : Planète : corps céleste qui n’émet pas de lumière, pour être visible, il est éclairé par le soleil. Etoile : corps céleste qui émet de la lumière (boule de feu).

4. Les planètes:

Lorsqu’on s’éloigne du Soleil, on rencontre d’abord les petites planètes, appelées planètes internes ou planètes telluriques. On trouve ensuite les planètes externes, dites également géantes ou gazeuses.

4.a. Les planètes internes ou telluriques : Mercure, Venus, la Terre et Mars.

Ce sont des corps solides constitués par des éléments silicatés (Voir cours suivant).
Elles sont petites et denses (d= 3,3 à 5,5). Elles possèdent toutes une surface solide et ont peu ou pas de satellite (astre naturel qui gravite autour d’une planète). Il s’agit de la Lune pour la Terre ; Phobos et Deimos pour Mars)

4.b. Les planètes géantes ou externes : Jupiter, Saturne, Neptune, Uranus

Ce sont les plus éloignées du Soleil. Elles sont plus massives et plus volumineuses que les planètes internes. Elles possèdent un cortège de nombreux satellites (plus d’une quinzaine chacune) dont la taille peut être équivalente à celle de certaines planètes internes. On peut dire, que ces planètes géantes avec leur cortège de satellites constituent à elles seules des systèmes à l’intérieur du système solaire. 

5.     La Terre : forme et dimensions:

La science qui étudie qui étudie la forme de la Terre est la géodésie.(Pour culture générale : La forme de la Terre est étroitement liée au champ de pesanteur ou attraction terrestre. L’intensité de la pesanteur, appelée gravité (g) varie en fonction de l’altitude, de la latitude, de l’existence de reliefs importants et des variations latérales internes de densité. En définitive, les variations de g, ont montré la forme elliptique de la Terre : l’accélération g de la pesanteur est plus grande aux pôles, car plus proches du centre de la Terre, et non soumis à la force centrifuge).La forme moyenne de la Terre est représentée par l’ellipsoïde moyen de référence.
La forme exacte du niveau de référence, c'est-à-dire, la surface en tout point orthogonale à la verticale locale est appelée géoïde. Les mesures font apparaître des ondulations du géoïde (des hauts plateaux, des vallons) plus ou moins marquées suivant les régions, avec des différences par rapport à l’ellipsoïde moyen théorique pouvant atteindre une centaine de mètres.Géoïde : Surface de la Terre en géodésie ou surface moyenne de la Terre, proche du niveau des mers, déterminée par convention.En d’autres termes, la Terre n’est pas une sphère. Elle est légèrement aplatie aux pôles. On dit que la Terre est un ellipsoïde de révolution (section équatoriale équivalente à un cercle).

►        Dimensions :

-  Le rayon équatorial :    6378,136 km ; Le rayon polaire :      6356,752 km

-  Superficie : 510.059.000 km² ;   Volume :  1.083.320.000km³

-  Masse :   9,98x10²⁴ kg ;   Densité moyenne :     5,51

Comparaison à l'échelle des diamètres du Soleil (le plus grand cercle), et de ses planètes

- Une comète est, en astronomie, un petit corps du Système solaire constitué d'un noyau de glace et de poussière. Lorsque son orbite, qui a généralement la forme d'une ellipse très allongée, l'amène près du Soleil, la comète est exposée à diverses forces émanant du Soleil : vent solaire, pression de radiation et gravitation. Le noyau s'entoure alors d'une sorte de fine atmosphère brillante constituée de gaz et de particules, appelée chevelure ou coma, souvent prolongée d'une traînée lumineuse composée de gaz et de poussière, la queue, qui peut s'étendre sur 30 à 80 millions de kilomètres.Quand elles s'approchent suffisamment de la Terre ou que leur magnitude est importante, les comètes deviennent visibles à l'œil nu et peuvent être spectaculaires, elles sont alors des objets géocroiseurs.Les comètes se distinguent des astéroïdes, autres petits corps du Système solaire, par l'activité de leur noyau et leur provenance (deux réservoirs principaux : ceinture de Kuiper, nuage d'Oort ; un réservoir plus rare : l'extérieur du Système solaire). Cependant les observations récentes de plusieurs astéroïdes présentant une activité cométaire, notamment dans la ceinture principale, tend à rendre cette distinction de moins en moins évidente¹.

   - Astéroïde:

Un astéroïde est un petit corps du Système solaire composé de roche, de métaux et de glace, de forme irrégulière et dont les dimensions varient de quelques dizaines de mètres à plusieurs kilomètres¹.

Le premier fut découvert en 1801, on en dénombre actuellement plus de 560 000. Une grande partie évolue sur une orbite située entre Mars et Jupiter : la ceinture d’astéroïdes. Un autre groupement important est situé au-delà de l’orbite de Neptune : la ceinture de Kuiper. La composition des astéroïdes de la ceinture de Kuiper est plus riche en glace et plus pauvre en métaux et en roche, ce qui les apparente à des noyaux cométaires². Contrairement aux comètes les astéroïdes sont inactifs, cependant quelques-uns ont été observés avec une activité cométaire³.

On suppose que les astéroïdes sont des restes du disque protoplanétaire qui ne se sont pas regroupés en planètes pendant sa formation.

Certains astéroïdes croisant l’orbite de la Terre (appelés géocroiseurs) sont considérés comme objets potentiellement dangereux, à cause du risque de collision, et sont surveillés par des systèmes automatisés.

       - La Galaxie:

La Galaxie est un ensemble d’environ 300 milliards d’étoiles, dont la très grande majorité forment un disque d’environ 100.000 années-lumière de diamètre. Ce disque est très aplati puisque son épaisseur n’est que de 1000 années-lumière, soit environ un centième du diamètre. En son centre se trouve une excroissance de 10.000 années-lumière de diamètre appelée le bulbe. Un halo sphérique de diamètre légèrement plus grand que le disque englobe le tout.

Le Soleil se trouve à moins de 100 années-lumière du plan central du disque, ce qui explique que ce dernier nous apparaît comme une bande dans le ciel : la Voie Lactée. Notre étoile se trouve à 27.000 années-lumière du centre de la Galaxie, soit aux deux tiers de la distance du centre aux limites externes. Enfin, dans notre ciel, le centre galactique se trouve dans la constellation du Sagittaire.

La magnétosphère est la région entourant un objet céleste dans laquelle les phénomènes physiques sont dominés ou organisés par son champ magnétique¹ .

Toute planète dotée d'un champ magnétique (la Terre, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune) possède sa propre magnétosphère. Mercure et Ganymède, une lune de Jupiter, en possèdent également une, mais ces magnétosphères sont trop faibles pour capturer le vent solaire ionisé. Sur Mars, on a observé des anomalies magnétiques locales dans l'écorce planétaire, restes présumés d'un champ magnétique ancestral de nos jours disparu. Le terme « magnétosphère » est aussi utilisé pour décrire une région dominée par des champs magnétiques de plusieurs objets célestes.

La magnétosphère terrestre est située au-delà de l'ionosphère, c'est-à-dire au-dessus de 800 à 1 000 km d'altitude. S'il n'y avait pas de vent solaire, le spectre magnétique de la Terre serait semblable à celui d'un aimant droit isolé. En réalité, la magnétosphère agit comme un écran et protège la surface terrestre des excès du vent solaire, nocif pour les poumons. Elle s'oppose au vent solaire comme une culée de pont dévie le courant d'une rivière. En contrepartie le vent solaire déforme le spectre magnétique de la Terre en lui donnant une forme de comète, comme le montre schématiquement la figure ci-dessous.