宇宙中的地球

37 La Terre dans l’Univers La Terre dans l’Univers « L’Univers est l’ensemble de tous les astres et de tous les objets cosmiques. Les dimensions de l’Univers sont difficilement concevables. Pour les chiffrer on utilise une unité spéciale : l’année-lumière. La lumière se déplace très vite : elle parcourt en une seconde 300 000 km. Une année-lumière représente la distance parcourue en un an par la lumière. Dans l’Univers on distingue des galaxies rassemblées en un grand nombre d’amas et de super-amas. Notre galaxie, la Voie Lactée mesure 100 000 années-lumière de diamètre et compte 200 milliards d’étoiles. Le soleil est une de ces étoiles, autour desquelles gravitent neuf planètes : cet ensemble constitue le Système solaire. » Document 1 : L’Univers 1. A combien de kilomètres correspond 1 année-lumière ? Document 2 : Les galaxies 2. Indiquez les galaxies les plus proches de la Terre. 3. En combien de secteurs astronomiques, observables par les télescopes actuels est divisé l’Univers ? La Terre et le Système solaire Activité 1 38 La Terre dans l’Univers Document 3 : La Voie Lactée Document 4 : Le Système solaire 4. Indiquez la position du Système solaire dans la Voie Lactée (document 3). 39 La Terre dans l’Univers 5. Complétez le tableau suivant à partir de la situation des planètes (document 4) ? Planètes Distance au soleil en année lumière Nombre de satellites Telluriques (intérieures) Joviennes (externes) 6. Pourquoi Mercure et Vénus ont-elles une durée de révolution plus courte que Mars ? « Le soleil (…) est une masse sphérique dense de matière incandescente de 1 392 000 km de diamètre. (…) Sa température centrale est incroyable : 13 millions de degrés. (…) Dans quelques 5 milliards et demi d’années, il aura brûlé ses réserves d’hydrogène et mourra. » Document 5 : Une étoile, le soleil (Le Courrier de l’U.n.e.s.c.o., 1990) 7. Calculez le rapport entre le diamètre de la Terre et celui du soleil, sachant que la Terre a un diamètre de 12 000 km. 8. On dit que le soleil vit. Pourquoi ? Diamètre : 3 460 km Surface : 38 millions de km2 Température du jour : 120 ° C Température de la nuit : – 160 ° C Durée de la rotation : 28 jours Durée de la révolution : 28 jours Document 6 : La Lune satellite de la Terre 9. Combien de fois la Lune est-elle plus petite que la Terre ? Calculez les rapports des diamètres et des surfaces. (surface de la Terre : 510 millions de km2). 10. Pourquoi les habitants de la Terre voient-ils seulement un des hémisphères lunaires : la face visible de la Lune ? 11. Calculez l’amplitude thermique entre le jour et la nuit. Pourquoi est-elle importante ? 40 La Terre dans l’Univers Document 7 : Les phases de la Lune 12. Trouvez les places des phases suivantes : a) nouvelle Lune ; b) pleine Lune ; c) premier quartier ; d) dernier quartier. Eclipse de …………………………… Eclipse de ………………………………. Document 8 : Eclipse 13. Vous voyez une éclipse de soleil et une éclipse de Lune. Ecrivez le bon titre sous chaque schéma. 41 La Terre dans l’Univers Question de synthèse 14. Quelle place prend notre planète, la Terre, dans le Système solaire ? Quelle est la place du Système solaire dans la Voie Lactée ? Quelle est la place de notre galaxie dans l’Univers ? Etoile : sphère de gaz (hydrogène principalement) chauffée par les réactions nucléaires qui s’y opèrent ; cet astre fournit lumière et chaleur. Galaxie : agglomération d’étoiles, en forme de sphère ou de disque, tournant lentement sur elle- même. Mouvement de révolution : mouvement circulaire d’une ligne ou d’un plan autour d’un axe. Planète : astre sans lumière propre, corps rocheux, gazeux ou de glace, tournant autour d’une étoile. Mots clés Mots clés 42 La Terre dans l’Univers La preuve visuelle de la « rotondité » de la Terre ne date pas de la conquête spatiale. Une des preuves anciennes était la vision d’ombres rondes jetées par la Terre sur la Lune pendant l’éclipse : c’est cela que considérait Aristote pour affirmer la rotondité de la terre. Document 1 : Mesure du méridien terrestre faite par Eratosthène La ville de Siene (aujourd’hui Assouan) et la ville d’Alexandrie sont situées sur le même méridien. Il y avait un puits très profond à Siene où le zénith du soleil au mois du juin était à 90 °. 1. Calculez la circonférence du cercle polaire en employant la méthode d’Eratosthène : a) distance Alexandrie – Assouan = 5 000 stades b) angle a = 7, 2 ° c) circonférence du cercle polaire = 2 méridiens d) 1 stade = 158 mètres La forme et les dimensions de la Terre Activité 2 43 La Terre dans l’Univers Document 2 : Ellipsoïde de révolution L’ellipsoïde (sphère légèrement aplatie) de révolution ne correspond pas à la forme exacte de la Terre en raison de la variation de la densité de roches composantes et en tenant compte du relief terrestre. 2. Caractérisez la forme de la Terre. Document 3 : Géoïde 3. Donnez la définition du terme : géoïde. Latitude Longueur d’un degré en km 0 111,3 10 109,6 20 104,6 30 96,5 40 85,4 45 78,8 50 71,7 60 55,8 70 38,2 80 19,4 90 0 Document 4 : Tableau de distance 4. Calculez les circonférences de la Terre en km le long des parallèles : 20 °, 40 °, 50 °, 60 °, 80 ° de latitude nord. 44 La Terre dans l’Univers Document 5 : Répartition des terres et des mers (d’après Tardy) 5. Dans quelle hémisphère la surface des continents est-elle deux fois supérieure à la surface des océans ? 6. Sous quelles latitudes y a-t-il des étendues de terres très vastes ? 7. Sous quelles latitudes les continents sont-ils quasiment absents ? Question de synthèse 8. Caractérisez la forme et les dimensions de la Terre ? Ellipsoïde de révolution : solide engendré par une ellipse tournant autour d’un de ses axes (allongé autour du grand axe, aplati autour du petit). Géoïde : surface normale, en tout point de la Terre, à la verticale du lieu et coïncidant avec le niveau moyen des mers (le géoïde correspond conventionnellement à l’altitude zéro). Zénith : (mot d’origine arabe) : point situé à la verticale de l’observateur ou position du soleil au milieu du ciel. Mots clés Mots clés 45 La Terre dans l’Univers « La Terre effectue une rotation complète sur elle-même (jour solaire) en 23 h 56 mn 09 s. La vitesse de rotation d’un point à l’équateur est de 1 676 km / h. Elle est moindre en allant vers les pôles et n’est plus que de 1 000 km / h à Paris. La rotation de la Terre a une conséquence très importante : elle impose une déviation à tout corps en mouvement à la surface : c’est la force de Coriolis. » Document 1 1. Pourquoi les points situés à des latitudes différentes n’ont-ils pas la même vitesse de rotation ? 2. Représentez par un schéma le sens de la déviation des corps se déplaçant des latitudes moyennes vers l’équateur dans l’hémisphère nord et dans l’hémisphère sud ? « L’alternance des jours et des nuits résulte de ce mouvement de rotation, car chaque point de la Terre est plongé tour à tour dans la lumière solaire, puis dans l’ombre. Nous nous rendons compte de ce mouvement par le trajet apparent du soleil : celui-ci semble se lever du côté de l’est et se coucher à l’opposé, vers l’ouest, après avoir décrit, au cours de la journée, une large courbe dans le ciel. Il est midi en un lieu donné lorsque l’astre solaire atteint le plus haut point de sa trajectoire. » Document 2 3. Quelle est la conséquence de la rotation de la Terre ? « En 1972, la retransmission des Jeux Olympiques à la télévision montrait, en fin de journée, le stade noyé par l’ombre de la nuit, alors qu’il faisait encore jour à Paris. Munich, situé à l’est de Paris, voit en effet se lever et se coucher le soleil avant Paris. La différence était encore plus sensible lors des Jeux Olympiques d’hiver de Sapporo au Japon : les images des compétitions qui se déroulaient à 15 heures nous parvenaient en direct à 6 heures du matin en France. Les progrès de la vitesse permettent aujourd’hui à un avion, allant à 1 180 km / h dans la direction de l’ouest et en suivant le 45ème parallèle, de se poser à chaque escale, quand il est midi en ce lieu. Le temps semble s’être arrêté pour les passagers. » Document 3 : Les différences horaires 4. Pourquoi y a-t-il une différence horaire dans les différentes régions du globe ? La rotation de la Terre Activité 3 46 La Terre dans l’Univers Document 4 : Carte des fuseaux horaires La position du soleil dans le ciel indique l’heure vraie ou l’heure solaire. Pour simplifier la mesure du temps, on a découpé les 360 ° de la sphère terrestre en 24 fuseaux horaires. On a créé les zones de l’heure légale. La ligne internationale de changement de date passe par le méridien 180 ° ou antiméridien. En le traversant, on peut gagner ou perdre un jour. 5. Calculez combien de degrés couvre chaque fuseau horaire. 6. Essayez d’expliquer pourquoi les fuseaux horaires ne suivent pas exactement les méridiens. 7. Lorsqu’il est midi à Paris, quelle heure est-il à Los Angeles ? à Tokyo ? à New York ? à Sydney ? à Londres ? Lorsqu’il est 15 heures à Moscou, quelle heure est-il à New York ? 8. Dans le roman de Jules Verne, le héros P. Fogg, qui a parié de faire le tour du monde en 80 jours, croit avoir un jour de retard à l’arrivée, or il a gagné son pari. Dans quel sens a-t-il fait le tour du monde ? Expliquez pourquoi a-t-il « gagné » un jour. 9. D’après le journal de navigation de l’expédition de Magellan, le jour du retour était prévu le mercredi. Mais en Espagne c’était jeudi. Comment expliquer la perte d’une journée ? 47 La Terre dans l’Univers Question de synthèse 10. Quelles sont les principales conséquences de la rotation de la Terre ? Déviation : fait de dévier, de s’écarter d’une direction normale habituelle ou déterminée à l’avance. Force de Coriolis : force qui entraîne une déviation des flux atmosphériques et océaniques vers l’ouest. Fuseau horaire : chacune des 24 divisions imaginaires de la surface de la Terre en forme de fuseau géométrique et dont tous les points ont en principe la même heure légale. Heure légale : heure définie par les pouvoirs publics qui règle la vie d’un pays. Mouvement de rotation : mouvement d’un corps autour d’un point. Coriolis : (1792 – 1843) mathématicien français. Mots clés Mots clés Biographies Biographies 48 La Terre dans l’Univers « La Terre gravite autour du soleil. Ce mouvement s’effectue d’ouest en est. La Terre décrit son orbite autour du soleil en 365 jours, 5 heures, 48 minutes et 46 secondes. On appelle cette révolution année solaire ou année tropique (année vraie). Pour plus de facilité, l’année civile dure 365 jours. Le quart de jour supplémentaire est comptabilisé tous les quatre ans dans les années bissextiles (366 jours). » Document 1 1. Pourquoi y a-t-il une année civile ? 2. Pourquoi existe-t-il une année bissextile ? 3. Quel mois compte un jour supplémentaire tous les quatre ans ? L’axe des pôles est incliné : il fait un angle de 66 ° 33' avec le plan de l’orbite terrestre. Il reste donc toujours parallèle à lui-même. Document 2 : La révolution de la Terre 4. Quelles sont les dates des équinoxes ? 5. Quelles sont les dates des solstices ? 6. Pourquoi y a-t-il une suite de saisons ? Donnez la définition d’une « saison ». 7. Résumez brièvement le mécanisme des saisons. La révolution de la Terre autour du soleil Activité 4 49 La Terre dans l’Univers Document 3 : Le jour et la nuit Document 4 8. Quelle est la durée du jour et de la nuit dans les zones polaires (documents 3 et 4) ? 9. En utilisant le document 2, indiquez la date à laquelle correspondent les quatre dessins du document 4. Question de synthèse 10. Pourquoi peut-on dire que les deux mouvements de la Terre rythment la vie sur la planète ? Ecliptique : plan de l’orbite de la Terre autour du soleil. Equinoxe : moment où jour et nuit ont une égale durée. Il y en a deux par an : le 20 ou le 21 mars et le 22 ou le 23 septembre. Plan de l’orbite : trajectoire de la Terre autour du soleil. Solstice : dans l’hémisphère nord, jour le plus long de l’année, le 21 ou 22 juin (solstice d’été), ou le plus court, le 21 ou le 22 décembre (solstice d’hiver). C’est l’inverse dans l’hémisphère sud. Mots clés Mots clés