PARTIE 1 : LA PLANETE TERRE, L ENVIRONNEMENT ET L ACTION HUMAINE.

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1 PARTIE 1 : LA PLANETE TERRE, L ENVIRONNEMENT ET L ACTION HUMAINE.

2 Chapitre 1 : La Terre dans le système Solaire. L Univers est formé de galaxies. Nous nous situons dans la galaxie qui se nomme la voie lactée. Une galaxie contient de très nombreuses étoiles autour desquelles tournent des planètes. Notre étoile est le Soleil. Quelle est la place de la Terre dans le Système solaire? I. LA TERRE ET LES OBJETS DU SYSTEME SOLAIRE. Activité 1 : Relever dans le site, les informations pour établir de quoi se compose le système solaire. 1) Remplir le tableau à l aide du site internet 2) Remplir le texte à trous. LES PLANETES Caractéristiques Planètes telluriques Planètes gazeuses des planètes Mercure Venus Terre Mars Jupiter Saturne Uranus Neptune Satellites Diamètre (km) Densité 5, 4 5, 2 5, 51 3, 93 1, 3 0, 68 1, 27 1, 63 Distance au Soleil (millions de km) Surface Rocheuse Pas de surface solide, présence de gaz Température moyenne de surface ( C) Densité : masse volumique d une planète comparée à l eau dont la masse volumique est 1 (1litre ou dm 3 fait 1 kg

3 LES COMETES En 1705, Edmond halley prédit que la comète vue eb 1531, 1607 et en 1682 était la même et qu elle réilluminera le ciel en Après sa mort, la comète est réapparue comme prévue et plus tard elle fut nommée en son honneur. LA COMETE DE HALLEY EN 1986 LA COMETE DE HALLEY Tapisserie de Bayeux LES ASTEROÏDES / LES METEORITES : Les météorites sont des astéroïdes qui ont quitté leur orbite et peuvent percuter les planètes. Astéroïde Vesta de la ceinture d astéroïdes (NASA) Meteor crater en Arizona COMPOSITION DU SYSTEME SOLAIRE. * Le Soleil est une étoile. Il se compose d hydrogène. Il produit sa propre énergie sous forme de lumière. Il est au centre du système solaire. * Les planètes sont de deux types : les planètes telluriques et les planètes gazeuses. Les planètes telluriques sont : Mercure, Vénus, La Terre et Mars. Elles sont de petite taille et de forte densité. Elles sont constituées de roches. Les planètes gazeuses sont : Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. Elles sont de grande taille et de faible densité. Elles sont constituées de gaz. Elles sont dites géantes. Les plus proches du soleil et les plus denses sont les planètes telluriques.

4 * Certaines planètes ont des satellites qui tournent autour d elles. Celui de la Terre s appelle la Lune. * On trouve dans le système solaire entre Mars et Jupiter des astéroïdes qui sont des corps ou objets faits de roches et de faible diamètre (moins de 1000 km). Lorsqu ils se percutent et sortent de leur trajectoire, ils peuvent percuter la Terre et les autres planètes. On parle alors de météorites. * On trouve également dans le système solaire des comètes qui sont des corps ou objets faits de glace et de poussières et qui passent à intervalle régulier dans le système solaire. * Remarque : On trouve aussi des planètes naines comme Pluton qui sont des planètes sphériques de très petite taille et qui tournent autour du Soleil. * La Terre est la troisième planète tellurique (petit diamètre) du système solaire. Elle se situe à 150 millions de kilomètres du Soleil entre Vénus et Mars. Elle est faite de roches (forte densité). Comment cette organisation du système solaire a-t-elle pu se mettre en place? II. LA FORMATION DU SYSTEME SOLAIRE. Activité 2 : Réaliser un résumé des informations apportées par les documents sur la formation du système solaire. Document 1 : vidéo «et la Terre est née» (de 2.38 à 6.28) Document 2 : Les étapes de la formation du système solaire. Le système solaire s est formé à partir d un nuage de gaz et de poussières qui proviennent de l explosion d anciennes étoiles. Au centre de ce nuage se forme l étoile, le Soleil. Sous l effet de la rotation, les gaz et les poussières sont projetés. Les gaz, plus légers, sont expulsés loin du soleil et s agglomèrent pour former les planètes géantes gazeuses. Les poussières sont expulsées moins loin du soleil et s agglomèrent pour former les planètes telluriques.

5 Quelles sont les caractéristiques de la Terre? III. LA FORME DE LA TERRE (Histoire des sciences). Observation : Les anciens grecs supposaient que la Terre était plate, de la forme d un disque, entouré par le fleuve océan et recouvert d un ciel en coupole. Cette conception était le résultat de l observation du mouvement des astres au cours de la journée et de la nuit car ces astres décrivent une trajectoire en arc de cercle. Mais, le retour journalier des astres à leur position initiale pose question. Activité 3 : Expliquer comment dès l antiquité la forme de la Terre a été mise en évidence. Observation d une éc lipse de Lune par Aristote ( avant JC). Une éclipse de Lune est visible lorsque l ombre de la Terre se projette sur la lune, au moment où le Soleil, la Terre et le Lune sont alignés.

6 Observation du ciel nocturne par Aristote ( avant JC). Chaque individu ne peut observer que la partie du ciel au-dessus de sa ligne d horizon. Observation d un bateau qui s éloigne par Strabon (58 av JV-23 après JC) Lorsqu'un bateau s'éloigne d'un port, sa coque, progressivement masquée par l'horizon (la courbure de la Terre), disparaît avant son mât. La Terre est une sphère (de plus petite taille que le Soleil). Cette découverte est ancienne et basée sur l observation des éclipses lunaires. En effet, la forme de l ombre de la Terre sur la lune est toujours une ligne courbe. L observation des étoiles en différents points de la planète ne montre pas les mêmes étoiles ce qui amène encore l idée que la Terre est une sphère. L observation que l on peut faire d un bateau qui s éloigne vient encore confirmer cette idée.

7 Observation : Système solaire selon Ptolémée ( après JC) Les anciens grecs et arabes pensaient que la Terre était au centre du système solaire (géocentrisme). Au début du 16 e siècle, Nicolas Copernic émet une autre théorie. IV. LES MOUVEMENTS DE LA TERRE (Histoire des sciences). Activité 4 : Présenter l évolution des idées sur les mouvements de la Terre dans le système solaire. - Le mouvement de la Terre autour du Soleil en une année. Système solaire selon Copernic ( après JC) Nicolas Copernic émet au XVIe siècle, l hypothèse selon laquelle la Terre tourne autour du soleil. On parle de modèle héliocentrique. Cette hypothèse est en fait beaucoup plus ancienne, mais elle a eu du mal à se diffuser en Occident car, d'une part, elle semblait être en contradiction avec un certain nombre d'observations comme le mouvement apparent du Soleil dans le ciel ou le fait que tout semble attiré par la Terre et, d'autre part, elle s'opposait à certains dogmes religieux. Aristarque de Samos a évalué le diamètre du soleil, il émet au III e siècle av. J.-C. l'hypothèse que, puisque le diamètre de celui-ci est beaucoup plus important que celui de la Terre, c'est autour de lui que doivent tourner les autres planètes. Des astronomes indiens et musulmans ont développé des modèles héliocentriques de l'univers.

8 - Le mouvement de la Terre sur elle-même en une journée. En 1851, Léon Foucault, physicien et astronome français ( ), attache un pendule à la voute du panthéon à Paris. Une fois lâché, le pendule se met à osciller. D un mouvement à l autre, la direction de l oscillation se déplace de quelques millimètres. Au bout de 24 heures, il est revenu à sa position initiale. Foucault interprète ce mouvement comme étant lié à la rotation de la Terre sur elle-même. Ce fut Ératosthène (v v.194 av. J.-C.) qui fut le premier à démontrer l'inclinaison de l axe de rotation de la Terre.

9 Jusqu au 16 ième siècle, la Terre est supposée immobile et au centre de l Univers. A partir de la théorie de Copernic, on admet que la Terre effectue sa révolution autour du Soleil en 365 jours, 6 heures (soit 3 années à 365 jours et une année bissextile à 366 jours (29 février) tous les quatre ans). Cette trajectoire est une orbite de forme presque circulaire. En 1851, Léon Foucault montre que la Terre tourne sur elle-même en 24 h. C est la rotation de la Terre. Son axe de rotation est incliné de 23, 45 par rapport à la trajectoire de la Terre. IV. LA TERRE, UNE PLANETE PARTICULIERE. Activité 5 : Caractériser les conditions régnant sur Terre sous forme d un résumé des informations apportées par les documents. Tableau comparatif des planètes telluriques (température, atmosphère, présence d eau) Planète Mercure Vénus Terre Lune Mars Température de surface moyenne ( C) Présence d une atmosphère en 1000 milliardièmes 9 fois plus oui non 8 millièmes comparaison de la Terre Etats de l eau Presque pas d eau Gaz en très petite quantité Liquide Solide Gaz Solide très peu Solide Chauffage Refroidissement

10 Terre vue de l espace La Terre vue du sol (peinture rupestre, Egypte) Tableau : Composition de l atmosphère terrestre Teneur en gaz(en %) Mercure Vénus Terre Mars Diazote - 0, , 7 Dioxygène , 13 Dioxyde de carbone - 96, 5 0,05 95, 3 Gaz rares (Argon) ,9 1, 6 NB : Le 100% n est pas atteint car il y a aussi beaucoup d autres gaz en très faible quantité. La Terre est la seule planète habitée du système solaire. Elle contient de l eau à l état liquide car elle a la bonne température (entre 0 C et 100 C). Elle a une atmosphère (riche en dioxygène).

11 RAPPELS Nous savons que : - le Soleil est une étoile qui produit de l énergie. - le Soleil est au centre du système solaire. - la Terre est une sphère. - la Terre tourne autour du Soleil en une année. - la Terre a un axe de rotation incliné de 23,45. Quelles sont les conséquences de ces particularités sur les conditions régnant sur Terre? I. LE SOLEIL, SOURCE D ENERGIE. Chapitre 2 : Quelques phénomènes climatiques, météorologiques de la Terre. Activité 1 : Réaliser une expérience pour montrer les effets de la lumière solaire sur la surface terrestre. Distance variable Lampe Surface éclairée Quelles mesures pouvons-nous réaliser? Luminosité Température Tableau des mesures Distance entre la lampe et la surface éclairée (cm) Mesure de la luminosité (lux) Mesure de la température de la surface éclairée ( C)

12 Quelle connaissance pouvons-nous en retenir? Plus une source de lumière est proche d une surface, plus cette surface est éclairée et plus elle s échauffe. L énergie lumineuse entraîne l échauffement d une surface. L énergie lumineuse se transforme en énergie thermique. Conséquence sur la Terre (retour sur l activité 1). Retrouve-t-on cette observation sur les planètes du système solaire? Caractéristiques des planètes Température moyenne de surface ( C) Planètes telluriques Planètes gazeuses Mercure Venus Terre Mars Jupiter Saturne Uranus Neptune Plus une planète est éloignée du Soleil, moins elle reçoit d énergie solaire et moins elle s échauffe. La Terre se situe à la bonne distance pour avoir une température moyenne de 15 C. II. L ENERGIE SOLAIRE ET LA FORME DE LA TERRE. Activité 2 : Réaliser une expérience pour montrer l influence de la forme de la Terre sur la quantité d énergie solaire reçue sur la surface terrestre. Lampe Cache percé Surface éclairée Nous allons prendre un cache en carton percé de trous de même dimensions et une source de lumière (lampe) ainsi qu une mappemonde. Nous allons placer le cache entre la mappemonde et la source de lumière. Nous allons placer un papier sur la mappemonde et dessiner la forme des tâches de lumière.

13 Quelle connaissance pouvons-nous en retenir? Comme la Terre est une sphère (et que le soleil, beaucoup plus gros, est loin, on estime que les rayons qu il envoie sont parallèles), le même faisceau lumineux solaire qui arrive, s étale sur une surface plus grande aux pôles qu à l équateur. Il en découle un échauffement moins important aux pôles qu à l équateur. Conséquences pour la Terre : Effet de la forme de la Terre sur la répartition de l énergie solaire Répartition des climats à la surface de la Terre. La forme de la Terre (sphère) est à l origine de la différence de quantité d énergie solaire reçue en surface selon la latitude. Cette observation est à l origine des climats. III. L ENERGIE SOLAIRE ET LES MOUVEMENTS DE LA TERRE.

14 Activité 3 : Réaliser une expérience pour montrer l influence des mouvements de la Terre sur la quantité d énergie solaire reçue sur la surface terrestre. Nous allons prendre un cache en carton percé de trous de même dimensions et une source de lumière (lampe) ainsi qu une mappemonde. Nous allons placer le cache entre la mappemonde et la source de lumière et suivre un lieu donné (La France par exemple). Quelle connaissance peut-on en retenir? Une même région (ici la France) de la Terre ne reçoit pas la même quantité d énergie au niveau de la surface au cours de l année, ceci est dû à l inclinaison de l axe de rotation de la Terre. En été En hiver Conséquence sur la Terre : L inclinaison de l axe de rotation de la Terre par rapport à la verticale est à l origine de la différence de quantité d énergie solaire reçue au niveau de la surface selon le moment de l année, et donc à l origine des saisons. IV. CLIMAT ET METEOROLOGIE. Activité 4 (I) : Mettre en évidence la différence entre Climat et Météorologie en partant d un problème posé. On est à la fin du mois de mai et Lisa va au tournoi de tennis de Roland Garros. Son grand Père lui recommande de prendre un parapluie : «L année dernière à ce tournoi, il pleuvait. C est bien la preuve que le climat se dérègle». A l aide des documents, expliquez au grand-père de Lisa qu un épisode pluvieux en mai ne traduit pas nécessairement un dérèglement du climat à l aide des documents distribués.

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16 Le climat se définit sur des zones étendues du globe à partir des températures et des précipitations moyennes établies sur de longues périodes. Il existe trois zones climatiques qui sont, de part et d autre de l équateur, la zone chaude, la zone tempérée et la zone froide. La météorologie s intéresse à des phénomènes sur une petite zone du globe et à court terme. Ainsi, quelques jours de pluie à Paris en mai ne relèvent pas de la climatologie mais de la météorologie (et d ailleurs cela ne modifie quasiment pas la moyenne des précipitations sur 30 ans) : cela ne traduit donc pas un dérèglement climatique. A quoi sont donc dus les phénomènes météorologiques? V. LES CONSEQUENCES DES PARTICULARITES TERRESTRES. - sur les masses d air. Observation : Eruption de l'eyjafjöll en Islande. L'éruption de l'eyjafjöll, volcan du Sud de l'islande, débute le 20 mars 2010 et prend fin le 27 octobre Elle provoque [ ] la formation d'un important panache volcanique composé de vapeur d'eau, de gaz volcaniques et de cendres. Ces dernières, poussées par les vents dominants qui les rabattent sur l'europe continentale, entraînent d'importantes perturbations dans le transport aérien dans le monde avec la fermeture de plusieurs espaces aériens et de nombreuses annulations de vols jusqu'au 20 avril. Comment expliquer les mouvements des masses d air (les vents) dans l atmosphère terrestre? Activité 5 : Réaliser des expériences pour expliquer les mouvements des masses d air terrestres. Expérience 1 : On cherche à montrer les mouvements de l air en fonction de sa température. On utilise un bâton d encens qui génère de l air chaud et une plaque réfrigérante. Plaque réfrigérante Cône d encens

17 Résultats des expériences: Modélisation : Plaque réfrigérante Air froid Air plus froid Air chaud Cône d encens Air chaud Résultats : L air chaud du bâton d encens est monté car il était chaud. Il s est refroidit au contact de la plaque réfrigérante et est redescendu. Conclusion : L air chaud monte et l air froid descend. Remarque : Lorsque l air se déplace, la pression qu il exerce se modifie. Haute pression Basse pression Basse pression Haute pression (Dépression) (Anticyclone) Lorsque l air monte, la pression au sol diminue. Lorsque l air descend, la pression au sol augmente. Expérience 2 : On cherche à montrer les mouvements de l air en fonction de la pression. Animation Flash Résultats : L air sous pression est expulsé vers la zone de plus basse pression. Conclusion : Les vents se déplacent des zones de hautes pressions vers les zones de basses pressions (Des anticyclones vers les dépressions).