GEOGRAPHIE

Géographie

Carte générale de l'Antarctique.
Centré de manière asymétrique autour du pôle Sud et situé en grande partie au sud du cercle Antarctique, l'Antarctique est le continent, baigné par l'océan Austral, le plus méridional de la Terre. Alternativement, on peut considérer qu'il est entouré par le Pacifique Sud, l'océan Atlantique Sud, l'océan Indien ou par les eaux du Sud de l'océan Mondial. Il est constitué d'une grande île principale ainsi que d'un ensemble d'îles plus petites, dont le 60e parallèle Sud marque la limite Nord.

SUPERFICIE, TOPOGRAPHIE ET HYDROLOGIE
L'Antarctique couvre une superficie de plus de 14 000 000 km2 ce qui en fait le quatrième continent le plus grand avec une surface environ 1,3 fois plus grande que celle de l'Europe[24]. Le littoral mesure 17 968 km de long et est surtout caractérisé par des formations de glace comme le montre le tableau ci-dessous :

Caractéristique du littoral antarctique (Drewry, 1983)
Type Répartition
Barrières de glace 44 %
Murs de glace (reposant sur le sol) 38 %
Courants glaciaires 13 %
Roches 5 %
Total 100 %
L'Antarctique est divisé en deux par la chaîne Transantarctique située près de la péninsule antarctique entre la mer de Ross et la mer de Weddell. La zone située entre l'Ouest de la mer de Weddell et l'Est de la mer de Ross est appelée l'Antarctique occidental tandis que l'autre zone est appelée l'Antarctique oriental car elles appartiennent approximativement aux hémisphères ouest et est par rapport au méridien de Greenwich.

Environ 98 % de l'Antarctique est couvert par l'inlandsis de l'Antarctique d'une épaisseur moyenne de 1,6 km. Le continent regroupe environ 90 % de la glace terrestre (et donc 70 % de l'eau douce mondiale). Si toutes ces glaces fondaient, le niveau des mers et des océans monterait de 60 m[25]. Presque partout à l'intérieur du continent, les précipitations sont très faibles, moins de 20 mm par an. Dans quelques zones de « glace bleue » (glace ancienne fondue et regelée) les précipitations sont plus faibles que la quantité d'eau perdue par sublimation. Le bilan hydrique local est donc négatif. Dans les vallées sèches, le même effet hydrique se produit sur un sol rocheux, créant ainsi un paysage de type aride.

Image satellite de l'Antarctique et de son relief.
L'Antarctique occidental est couvert par l'inlandsis de l'Antarctique occidental. Ce dernier a fait l'objet de préoccupations récentes en raison du réel, mais faible, risque d'effondrement. Si cette couche de glace venait s'effondrer, le niveau des mers s'élèverait de plusieurs mètres en une période géologique relativement courte, peut-être en quelques siècles. Plusieurs courants glaciaires en Antarctique, qui représentent environ 10 % de l'inlandsis, s'écoulent jusqu'à l'une des barrières de glace.

L'Antarctique oriental s'étend du côté océan Indien de la chaîne Transantarctique et comprend la Terre de Coats, la Terre de la Reine-Maud, la Terre d'Enderby, la Terre de Mac Robertson, la Terre de Wilkes et la Terre Victoria. Toute cette région, sauf une petite partie, se trouve dans l'hémisphère est. L'Antarctique oriental est largement couvert par l'inlandsis de l'Antarctique oriental.

Le massif Vinson, point culminant de l'Antarctique avec 4 892 mètres d'altitude[26],[27], est situé dans les monts Ellsworth. L'Antarctique possède beaucoup d'autres montagnes, à la fois sur le continent lui-même mais aussi sur les îles environnantes. Situé sur l'île de Ross, le mont Erebus est le volcan actif le plus austral du monde[28]. Un autre volcan, qui se trouve sur l'île de la Déception, est devenu célèbre suite à une gigantesque éruption en février 1969. Les éruptions mineures sont courantes et des coulées de lave ont été observées ces dernières années. D'autres volcans endormis peuvent être potentiellement actifs[29]. En 2004, un volcan sous-marin a été découvert dans la péninsule Antarctique par des chercheurs américains et canadiens. Des données récentes montrent que ce « volcan sans nom » peut être actif[30].

L'Antarctique abrite également plus de 70 lacs qui se trouvent à la base de la calotte glaciaire continentale. Le lac Vostok découvert sous la base antarctique Vostok en 1996, est le plus grand de ces lacs subglaciaires. On le croyait isolé depuis 500 000 à un million d'années, mais une étude récente suggère que ses eaux circulent épisodiquement d'un lac à l'autre[31].

Certaines carottes de glaces forées à environ 400 m sous le niveau de la mer prouvent que les eaux du lac Vostok peuvent détenir la vie microbienne. La surface gelée du lac présente des similitudes avec Europe, un des satellites de Jupiter. Ainsi, si la vie est découverte dans le lac Vostok, cela pourrait renforcer l'hypothèse de l'existence de la vie sur le satellite Europe. Le 7 février 2008, une équipe de la NASA a entrepris une mission au lac Untersee afin d'y chercher l'existence d'extrêmophiles. Si le résultat de la recherche est positif, ces organismes résistants à des températures glacées pourraient également renforcer l'argument d'une vie extraterrestre dans un environnement extrêmement froid et riche en méthane[32].

CLIMAT

Le lac Fryxell en Antarctique, recouvert de glace.
L'Antarctique est le lieu le plus froid sur Terre. C'est sur ce continent que la température naturelle la plus basse de la planète, -89,2 °C, a été enregistrée à la station russe de Vostok le 21 juillet 1983[33]. Pour comparaison, c'est 11 °C de moins que la température de sublimation du dioxyde de carbone. L'Antarctique est un désert glacé où les précipitations sont rares soit 200 mm en moyenne par an[34]. Le pôle Sud par exemple, en reçoit moins de 100 mm par an en moyenne. En hiver, les températures atteignent un minimum compris entre -80 °C et -90 °C à l'intérieur du territoire. Les températures maximales se situent entre 5 °C et 15 °C et sont atteintes près des côtes en été. Le soleil cause souvent des problèmes de santé, comme la photokératite, car la majorité des rayons ultraviolets qui frappent le sol sont réfléchis par la neige[35].

La partie orientale de l'Antarctique est plus froide que la partie occidentale à cause de son altitude plus élevée. Les fronts météorologiques peuvent rarement pénétrer l'intérieur du continent, ce qui contribue à le rendre froid et sec, bien que la glace s'y conserve sur des périodes prolongées. Les fortes chutes de neige sont courantes sur les côtes : des enregistrements montrent qu'elles peuvent atteindre 1,22 mètre en 48 heures.

Sur les côtes, de forts vents catabatiques balaient violemment le plateau Antarctique. À l'intérieur des terres, la vitesse du vent est cependant modérée. Les beaux jours d'été, il y a plus de radiations solaires qui atteignent la surface du pôle Sud qu'à l'Équateur car l'ensoleillement y est alors de 24 heures par jour[36].

Une aurore polaire en Antarctique.
L'Antarctique est plus froid que l'Arctique pour deux raisons. La première raison est qu'une grande partie du continent se situe à plus de 3 km au-dessus du niveau de la mer, or, la température diminue avec l'altitude. La seconde raison est que la région polaire arctique est recouverte par l'océan qui transmet sa chaleur relative à travers la banquise, permettant ainsi de maintenir des températures plus élevées qu'en Antarctique.

Compte tenu de la latitude, les longues périodes successives d'obscurité et d'ensoleillement créent un climat peu familier pour les êtres humains habitant le reste du monde. Les aurores polaires, courantes dans les zones australes, sont un phénomène lumineux visible dans le ciel nocturne près du pôle Sud qui résultent de l'interaction des vents solaires avec la haute atmosphère terrestre. Les cristaux de glace sont un autre spectacle unique. Ils se forment dans les nuages ou dans l'air clair par cristallisation de la vapeur d'eau. Un parhélie, un phénomène atmosphérique et optique fréquent, est caractérisé par un ou plusieurs points lumineux près du Soleil.

EXPLORATION DU CONTINENT

EXPLORATION DU CONTINENT

Le HMS Erebus et le HMS Terror, les navires de James Clark Ross lors de l'expédition scientifique de 1839 à 1843.

Au XIXe siècle, de nombreux bateaux viennent chasser le phoque le long des rives du continent mais il faut attendre le 21 janvier 1840 pour que des explorateurs français, commandés par Dumont d'Urville plantent leur drapeau sur les terres antarctiques[3]. Quelques jours plus tard, c'est au tour de la flotte américaine de Charles Wilkes d'y parvenir. Par la suite, en 1839, l'expédition Erebus et Terror est la principale expédition scientifique menée au XIXe siècle en Antarctique par les Britanniques, grâce à une association entre la British Association for the Advancement of Science et la Royal Society[15]. Elle comprend des médecins, des naturalistes et des botanistes. Au cours de cette expédition, en 1841, l'explorateur James Clark Ross traverse l'actuelle mer de Ross et découvre l'île de Ross[16]. Le mont Erebus et le mont Terror portent les noms de deux des bateaux de l'expédition : le HMS Erebus et le HMS Terror[17]. Mercator Cooper, quant à lui, accosta en Antarctique oriental le 26 janvier 1853[18].

Le Belgica à l'ancre devant le mont William (1 600 m) situé au large de la Terre de Graham.
La période qui s'étend de 1895 à 1922 correspond à l'âge héroïque de l'exploration en Antarctique, durant laquelle de nombreuses expéditions sont menées afin de parvenir au pôle Sud. Ainsi, de 1897 à 1898, l'expédition d'exploration scientifique du Belgica, menée par le commandant Adrien de Gerlache de Gomery, se compose d'un équipage international avec Roald Amundsen pour second lieutenant. Ce dernier participera à la course au pôle Sud géographique, et sera le premier à y parvenir, le 14 décembre 1911, en un temps réduit grâce à l'usage de skis et de chiens de traîneau. Robert Falcon Scott, un Britannique, arrive un mois plus tard. Il meurt sur le chemin du retour[3].

Lors de l'expédition Endurance en 1914, le navire britannique Endurance commandé par Sir Ernest Shackleton, part avec vingt-huit hommes pour traverser l'Antarctique. Mais le bateau est pris dans les glaces. Tout l'équipage réussit à revenir sain et sauf en traversant océan et montagnes sans vivres et matériel[19].

Alors qu'en 1928, Sir George Hubert Wilkins et Carl Ben Eielson survolent le continent pour la première fois[18], la 3e expédition allemande menée par Alfred Ritscher a lieu en 1938 et 1939 et revendique un territoire de 600 000 km2 — la Nouvelle-Souabe — située dans la Terre de la Reine-Maud[20].

En 1946, les États-Unis, sur l'initiative de l'amiral Richard Byrd, organisent l'opération Highjump qui est la plus importante expédition envoyée à ce jour en Antarctique, composée de 4 700 hommes, treize bateaux dont un porte-avions, vingt-cinq avions, dont deux hydravions Martin PBM Mariner[21]. Cette opération sera suivie durant l'été austral suivant (1947-1948), par l'opération Windmill.

Du 24 novembre 1957 au 2 mars 1958, l'expédition Fuchs-Hillary traverse pour la première fois le continent par voie terrestre. Le déplacement s'effectue à l'aide d'autoneiges américaines Tucker Sno-cat Corporation[22]. Des relevés sismologiques, gravimétriques entre autres sont effectués tout au long de l'expédition. Aussi, des mesures sont également prises pour mesurer l'épaisseur de glace au pôle Sud et vérifier la présence du continent sous celle-ci.

VERS UN CONTINENT DÉDIÉ À LA SCIENCE, À LA PAIX ET À LA PRÉSERVATION
L'Année polaire internationale (API) (1882-1883) et l'Année géophysique internationale (AGI) (1957-1958) vont soulever un certain nombre de questionnements politiques et économiques que les États projettent sur l'Antarctique. Ainsi va naître le traité sur l'Antarctique qui donne à ce continent son statut unique destiné à la science, aux actions pacifiques, à la préservation des ressources naturelles et à la protection de la biodiversité. Signé le 1er décembre 1959 à Washington par douze pays soit l'Afrique du Sud, l'Argentine, l'Australie, la Belgique, le Chili, les États-Unis, la France, le Japon, la Norvège, la Nouvelle-Zélande, le Royaume-Uni et l'URSS (actuelle Russie), le traité compte à l'heure actuelle (2010), quarante-cinq États signataires. La Convention sur la conservation de la faune et la flore marines de l'Antarctique[23] en 1982, le protocole de Madrid en 1991 et des programmes de recherche internationaux comme le recensement de la vie marine de l'océan Austral (2003-2010) ou bien l'ARENA (Antarctic Research, a European Network for Astrophysics) illustrent la volonté des États de poursuivre les objectifs établis en 1959.

L'ANTARCTIQUE ET SON HISTOIRE

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ANTARCTIQUE

L'Antarctique vue du pôle Sud
Superficie 14 000 000 km2 dont 280 000 km2 libres de glace (2,0 %)
Population env. 1 500 hab. (pas de population permanente)
Densité <0,1 hab./km2
Pays 7
Dépendances 5
Principales langues Anglais, russe, espagnol, français, etc.
Fuseaux horaires UTC-12 à UTC+12
UTC+0 au niveau du pôle Sud
Plus grandes villes 52
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L'Antarctique (prononcé [ɑ̃.taʁk.tik] Écouter) est le continent le plus méridional de la Terre. Situé autour du pôle Sud, il est entouré de l'océan Austral (ou océan Antarctique) et bordé par les mers de Ross et de Weddell.

Avec une superficie de 14 millions de kilomètres carrés, l'Antarctique est plus petit que l'Asie, l'Afrique ou l'Amérique ; seules l'Europe et l'Océanie sont plus petites que lui. Quelque 98 % de sa surface sont recouverts d'une couche de glace d'une épaisseur moyenne d'1,6 km. C'est pourquoi la morphologie du sous-sol antarctique reste encore peu connue voire inconnue, alors que petit à petit se dévoile la présence de lacs subglaciaires et de chaînes de montagnes subglaciaires comme celle de Gamburtsev.

L'Antarctique est le continent le plus froid, le plus sec et le plus venteux. C'est également, de tous les continents celui qui a l'altitude moyenne la plus élevée. Puisqu'il n'y tombe que peu de précipitations, excepté sur ses parties côtières où elles sont de l'ordre de 200 mm par an, l'intérieur du continent constitue techniquement le plus grand désert du monde. Il n'y a pas d'habitat humain permanent et l'Antarctique n'a jamais connu de population indigène. Seuls des plantes et des animaux adaptés au froid, au manque de lumière et à l'aridité y survivent, comme des manchots, des phoques, des poissons, des crustacés, des mousses, des lichens et de nombreux types d'algues.

Le nom « Antarctique » vient du grec á¼Â€νταρκτικÏÂŒς (antarktikós), qui signifie « opposé à l'Arctique ». Bien que des mythes et des spéculations concernant une Terra Australis (« Terre Australe ») remontent à l'Antiquité, le continent ne sera aperçu pour la première fois qu'en 1820 par l'expédition russe de Mikhaïl Lazarev et Fabian Gottlieb von Bellingshausen. Cependant le continent suscita peu d'intérêt jusqu'à la fin du XIXe siècle, principalement en raison de son environnement hostile, de son manque supposé de ressources naturelles et de son isolement géographique.

À la suite du traité sur l'Antarctique signé en 1959 par douze États et suivi en 1991 par le protocole de Madrid, ce continent acquiert un statut particulier : les activités militaires y sont interdites ainsi que l'exploitation des ressources minérales sauf celles qui sont menées à des fins scientifiques. Les signataires accordent la priorité aux activités de recherche scientifique. Les expériences en cours sont effectuées par plus de 4 000 scientifiques de diverses nationalités et ayant des intérêts différents. Considéré comme une réserve naturelle, le continent est protégé par la Convention sur la conservation de la faune et la flore marines de l'Antarctique (CCAMLR) et divers accords internationaux sur la protection de la biodiversité et sur la restriction du tourisme.


Histoire de l'Antarctique et Chronologie de l'Antarctique.
CONJECTURE LIÉE À LA FORME DE LA TERRE

Carte du monde d'après Ptolémée.
L'histoire du continent antarctique est née avec les hypothèses concernant l'« équilibre » de la Terre qui explique sa forme. Durant l'Antiquité, les anciens Grecs dont le philosophe Aristote estiment que la Terre est une sphère symétrique ayant nécessairement un point d'équilibre appelé « pivot » (polos en grec) de part et d'autre de l'équateur. C'est ainsi que l'Arctique du grec ancien á¼Â€ρκτικÏÂŒς (Arktikos) se trouve un opposé et que l'Antarctique est pour la première fois évoqué. Emprunt du grec ancien á¼Â€νταρκτικÏÂŒς (antarktikós), le mot « Antarctique » se forme à partir de deux termes : ant(i)- (á¼Â€ντί-) c'est-à-dire « ce qui est contraire, opposé » et arktos (á¼Â€ρκτικÏÂŒς dérivé de άρκτος) qui signifie « ours », en référence à la constellation indiquant le nord appelée « Petite Ourse »[1].

Même si, au IIe siècle, l'astronome grec Ptolémée est persuadé que le continent existe, au point d'affirmer que ces terres sont reliées aux autres continents, habitées et cultivées[2], il faut attendre le XVe siècle, lorsque Bartolomeu Dias et Vasco de Gama parviennent à passer et à contourner le cap de Bonne-Espérance au sud de l'Afrique pour réfuter l'hypothèse d'un continent étendu jusqu'aux plus hautes latitudes sud. Mais, lorsque Fernand de Magellan contourne le Sud du continent américain en 1520, il découvre un détroit difficile à franchir, et au-delà duquel un épais manteau neigeux apparaît sous un climat très froid[1]. Les géographes émettent donc l'hypothèse qu'un immense continent existe et qu'il serait continu de la Terre de Feu à l'Australie. Celui-ci est alors nommé « continent Austral » sur les planisphères de l'époque[3].

PREMIERS PAS VERS LA DÉCOUVERTE
Article connexe : Farthest South.
En décembre 1577, envoyé par le gouvernement anglais, Francis Drake quitte Plymouth avec une flotte de cinq navires pour explorer le Pacifique. Le 20 août 1578, il commence la traversée du détroit de Magellan qu'il effectuera en 16 jours. Commandant le Golden Hind, Drake et son équipage, sont alors pris dans une violente tempête qui les entraîne au large de la Terre de feu. C'est alors qu'ils s'aperçoivent que l'hypothétique Terra Australis ne s'étend pas jusque dans cette région. La majorité des cartes de l'époque ne corrigera pourtant l'erreur que lorsque Jacob Le Maire et Willem Schouten contourneront le cap Horn quelques années plus tard[4].

Le 1er janvier 1739, Jean-Baptiste Charles Bouvet de Lozier, missionné par la Compagnie des Indes pour découvrir des terres inconnues et y établir des comptoirs, découvre une île brumeuse qu'il prendra pour un continent : l'actuelle île Bouvet pourtant située à 1 500 km de l'Antarctique[5].

En 1772, Nicolas Thomas Marion-Dufresne, secondé par le capitaine Julien Crozet à bord du Mascarin, découvre les « îles Froides » (aujourd'hui l'archipel du Prince-Édouard) et l'« île Aride » (l'actuelle île de l'Est des îles Crozet)[6].

Illustration d'un des navires et d'un canot de la deuxième expédition de James Cook parmi les icebergs de l'Antarctique.
En juillet 1772 commence la deuxième expédition de James Cook comprenant les navires la Resolution et l'Adventure. L'amirauté lui donne l'ordre d'explorer les mers australes afin de découvrir le pôle Sud. Après avoir dépassé Le Cap, Cook se dirige au sud mais ne trouve aucune terre supposée par les cartes de Bouvet de Lozier. Néanmoins, il continue sa descente au sud et franchit pour la première fois le cercle polaire, le 17 janvier 1773. Par la suite, se trouvant dans un pack serré, les deux navires qu'il commande ne peuvent poursuivre leur descente au sud bien qu'ils se situent, sans le savoir, à 130 km du continent. Ils reprennent donc une route nord-est et naviguent vers la Nouvelle-Zélande en franchissant à deux reprises le cercle polaire et en rejoignant Wellington en janvier 1773. Le voyage se poursuit et, le 20 janvier 1773, Cook franchit de nouveau le cercle polaire par 148 ° de longitude ouest et aperçoit le premier iceberg. Il reprend la direction du nord mais décide bientôt de replonger au sud pour dépasser encore une fois le cercle polaire le 26 janvier 1774. Malgré le pack et le brouillard, le capitaine poursuit et s'avance, le 30 janvier 1774 jusqu'à 71 ° 10' de latitude sud et 106 ° 54' de longitude ouest. Il rencontre alors des champs de glace parsemés de montagnes de glace dont la majorité est très haute. Jugeant la poursuite du voyage dangereuse, Cook décide de rebrousser chemin mais lui et son équipage resteront pendant cinquante ans les Hommes à avoir atteint la position la plus méridionale. Enfin, l'avancée de Cook signe la fin du mythe de la Terra Australia Incognita où les gens espéraient trouver un temps clément au sud[7].

Selon la National Science Foundation (NSF)[8], la NASA[9], l'université de Californie à San Diego[10] et d'autres organisations[11],[12], le premier aperçu de l'Antarctique est effectué en 1820 par les équipages de navires dont les trois capitaines étaient : Fabian Gottlieb von Bellingshausen (un capitaine de la Marine impériale de Russie), Edward Bransfield (un capitaine de la Royal Navy), et Nathaniel Palmer (un marin américain de Stonington dans le Connecticut). Von Bellingshausen voit l'Antarctique le 27 janvier 1820, trois jours avant que Bransfield aperçoive la terre, et dix mois avant que ne le fasse Palmer, en novembre 1820. Ce jour-là, l'expédition, comprenant deux navires et menée par Von Bellingshausen et Mikhaïl Lazarev, atteint un point situé à 32 km du continent et y aperçoit des champs de glace. Le premier débarquement attesté sur le continent est réalisé par le navigateur américain John Davis en Antarctique occidental le 7 février 1821, bien que plusieurs historiens contestent cette affirmation

LE CLIMAT SUR TERRE

Chauffage de l'atmosphère et de la surface de la Terre.
© CNRS/M.A. Mélières
 
La valeur de la température moyenne
D’où vient cette énergie ?
L’énergie solaire
La température à la surface de la Terre
Par quels mécanismes la surface se refroidit-elle?
Par quoi est assuré le chauffage de la surface de la Terre?
Quelle est la cause de ce rayonnement émis par l’atmosphère, d’où vient son énergie ?
Vue d’ensemble des mécanismes de chauffage
Effet de serre
Impact de l’activité humaine
Evolution climatique


L’effet de serre est un mécanisme subtil qui est bien souvent mal compris.
Nous présentons ci-dessous une approche schématique de ce mécanisme : par souci de lisibilité, les valeurs portées sur les schémas ont été arrondies.
Ces valeurs ont été actualisées le 5 avril 2002 sur la base du rapport 2001 du GIEC (Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat).

La valeur de la température moyenne
Elle est obtenue en faisant la moyenne de la température sur toute la surface de la Terre (océans et continents, la surface de ces derniers étant ramenée au niveau de la mer), et sur toute l’année. On trouve alors une valeur de +15°C. On estime qu’elle est connue au dixième de degré près.

Il peut paraître aberrant de caractériser une surface aussi variée, avec de tels écarts saisonniers, par une température moyenne. Cela se justifie par le fait que température et énergie rayonnée sont deux notions équivalentes :

Tout objet maintenu à une certaine température, perd constamment de l’énergie sous forme de rayonnement. L’énergie rayonnée est fixée par sa température. Quant l’objet est très chaud, le rayonnement émis par sa surface devient lumineux (charbon rougeoyant vers 500°C, métal chauffé à blanc vers 1000°C…); quand il est à la température ordinaire, le rayonnement émis est invisible à l’œil.

Dire que la surface de la Terre est à +15 °C revient à dire qu’en moyenne chaque mètre carré de la surface de la Terre “rayonne” (c’est-à-dire “émet un rayonnement infrarouge d’une énergie de”) 390 watts, c’est-à-dire 390 joules par seconde. C’est sur cette dernière grandeur, l’énergie, que la compréhension des mécanismes climatiques se fonde, et non sur la température.

D’où vient cette énergie ?
Elle vient pour l’essentiel du Soleil : la quantité d’énergie qui provient de la chaleur interne de la Terre (flux géothermique) ne représente environ que le dix millième de l’énergie solaire. Quant à celle qui vient du reste de l’univers (rayonnement cosmique, lumière des étoiles...), elle est de l’ordre du millionième.

L’énergie solaire
L’énergie solaire arrive sous forme de rayonnement solaire. L’œil en perçoit la partie visible, ce qui représente 40% de cette énergie. Le reste se distribue dans l’infrarouge proche (50%) et dans l’ultraviolet (10%). Moyennée sur l’année et sur l’ensemble de la Terre, l’énergie solaire qui arrive est de 342 watts par m2 (terme A sur les schémas). Toute cette énergie ne “chauffe” pas la Terre, c’est-à-dire n’est pas absorbée par la Terre (atmosphère, océans, continents).. Environ 30% (c’est-à-dire 107 watts par m2, terme B) est renvoyé (ou réfléchi) dans l’espace par l’atmosphère, les océans et les continents. C’est à cause de cette lumière réfléchie que la Terre est visible de l’espace et que les planètes apparaissent brillantes la nuit dans le ciel. Il en reste donc 235 watts par m2 (terme C) qui vont “chauffer” la Terre.

La température à la surface de la Terre
La température sur la surface de la Terre (continents et océans) est le résultat d’un équilibre entre toute l’énergie qui chauffe la surface de la Terre (deux origines, on va le voir plus loin), ce qui représente 492 watts par m2, et toute l’énergie que perd cette même surface (trois origines, on va également le voir plus loin), ce qui représente également 492 watts par m2.
Il est intéressant de comprendre l’origine de chacun de ces termes car un changement dans chacune de ces origines, qu’il soit naturel ou lié à l’homme, entraînera un nouvel équilibre de l’énergie, et par conséquent modifiera la température moyenne sur Terre et se répercutera sur le climat.

Par quels mécanismes la surface se refroidit-elle?
Trois mécanismes différents interviennent pour refroidir la surface de la Terre.
Le rayonnement infrarouge (IR) émis par la surface de la Terre (terme D)
Le fait d’être à une température donnée s’accompagne de l’émission de rayonnement. Le domaine du rayonnement (rayons X, lumière visible, infrarouge proche, infrarouge lointain, onde millimétrique etc.) est fixé par la température : la surface de la Terre qui est en moyenne à 15°C rayonne dans l’infrarouge centré à 10 micromètres (rayonnement non décelable par l’œil), alors que le rayonnement émis par la surface du Soleil, qui, elle, se trouve à une température proche de 6000 degrés, est centrée dans le visible (0,5 micromètre).

Ce rayonnement infrarouge émis par la surface de la Terre correspond à une perte d’énergie de 390 watts par m2 (terme D) : il est directement déterminé par la température de 15°C. Ce rayonnement qui quitte la surface de la Terre (océans et continents) va traverser l’atmosphère : 90% seront absorbés par cette dernière (voir plus bas), seuls 10% traverseront sans aucune interaction et quitteront directement et définitivement la planète Terre.

L’évaporation de l’eau (terme E) - Voir le schéma du cycle de l'eau
L’eau liquide sur la Terre s’évapore constamment dans l’atmosphère et donne des nuages par condensation; cette même quantité d’eau retourne sur la surface de la Terre par la pluie (cycle de l’eau). Il s’évapore en moyenne 3 mm d’eau par jour ce qui entraîne un refroidissement de la surface qui, exprimé en énergie, correspond à 78 watts par m2 (terme E).

Le réchauffement de l’air par le sol (terme F)
En moyenne la surface, plus chaude que l’air, se refroidit en réchauffant ce dernier au niveau du contact air - sol : les masses d’air, réchauffées, s’élèvent et ce mécanisme donne naissance aux mouvements verticaux de l’atmosphère. En moyenne cela correspond à une perte de 24 watts par m2 (terme F).


Par quoi est assuré le chauffage de la surface de la Terre ?
Deux origines à ce chauffage :
Le rayonnement solaire (terme H)
On a vu ci-dessus que le chauffage de la surface de la planète est assuré par l’énergie (ou rayonnement) solaire (235 watts par m2). Quand ce rayonnement traverse l’atmosphère certains constituants de l’atmosphère (principalement la vapeur d’eau et la couche d’ozone) en absorbent une partie (67 watts par m2, terme G), le restant (168 watts par m2, terme H) parvient à la surface et est entièrement absorbé par celle-ci.

Le rayonnement infrarouge émis par l’atmosphère (terme I)

Tout comme la surface de la Terre (continents et océans) qui émet un rayonnement infrarouge fixé par sa température (voir ci-dessus), l’atmosphère émet, elle aussi, un rayonnement infrarouge. Elle l’émet d’une part vers l’espace (195 watts par m2, terme J) et d’autre part vers la surface de la Terre (324 watts par m2, terme I). Ce dernier est beaucoup plus important que la partie du rayonnement solaire absorbé par la surface (terme H, voir ci-dessus) : c’est grâce à lui que la nuit , (alors qu'il n'y a pas de chauffage solaire) la température reste clémente.


Quelle est la cause de ce rayonnement émis par l’atmosphère, d’où vient son énergie ?
C’est toujours la même histoire : quand un corps a une température d’équilibre (ici l’atmosphère) cela résulte du fait que l’énergie absorbée par le corps est égale à l’énergie émise, ou encore perdue, par le corps.

L’énergie rayonnée par l’atmosphère, 519 watts par m2, qui représente l’énergie totale perdue par l’atmosphère, doit être compensée par un apport égal d’énergie à l’atmosphère. Cet apport se fait sous quatre formes différentes :
La condensation de la vapeur d’eau (78  watts par m2, terme E), dans l’atmosphère sous forme de nuages.
De même que l’évaporation refroidit le milieu (de l’énergie est “pompée” au milieu, voir plus haut), de même la condensation dégage de la chaleur et réchauffe l’atmosphère,

Le chauffage des masses d’air à partir du sol (24 watts par m2, terme F), voir plus haut

Le rayonnement solaire (67 watts par m2, terme G), voir plus haut

L'absorption du rayonnement infrarouge qui est émis par la surface (terme K) : des 390 watts émis par cette dernière (voir plus haut), 90%, soit 350 watts par m2, sont absorbés par l'atmosphère. C'est cette quantité qui intervient dans l'"effet de serre".

Peu de constituants atmosphériques sont capables d’absorber ce rayonnement infrarouge. Il y en a principalement trois, les autres jouant un rôle secondaire. Ce sont :

la vapeur d’eau, H2O,
le dioxyde de carbone, CO2,
les nuages.

Les autres constituants, dont le rôle dans la nature est plus faible, sont l’ozone, le méthane, etc..

C’est ici qu’intervient la difficulté d’évaluer les rôles respectifs de ces différents constituants (gaz, nuages, ...) dans l’effet de serre, car ces rôles peuvent se superposer les uns aux autres. Une manière de le faire est de considérer que l’atmosphère est remplacée par un seul de ces composés et d’estimer la quantité du rayonnement infrarouge émis par la surface qui est absorbée par lui seul. On trouve ainsi que :

la vapeur d’eau absorbe près de 50% des 390 watts par m2 émis par la surface de la Terre. Il est intéressant de remarquer, au passage, que la quantité de vapeur représente peu de matière dans l’atmosphère (dans une colonne d’1 cm2 de base qui traverse toute l’atmosphère il y a 1000 grammes d’atmosphère -oxygène et azote- et seulement 2 grammes de vapeur d’eau ) et que pourtant son rôle est très grand.

Le dioxyde de carbone, CO2, en absorbe lui près de 25 % . Là encore, son rôle est grand alors qu’il représente une infime partie de l’atmosphère (0,5 gramme dans la colonne précédente),

La vapeur d’eau et le CO2 absorbent de façon complémentaire le rayonnement infrarouge émis par la surface car ils agissent dans des domaines de fréquence (ou de longueur d’onde) différents : leur action s’ajoute. Mis ensemble dans l’atmosphère, ils absorbent à eux deux près de 75% du rayonnement émis par la surface de la Terre.

Les nuages, là où ils existent, (ils couvrent environ la moitié de la surface de la Terre) absorbent 100% de ce rayonnement. Agissant sur l’ensemble du domaine de fréquence, cette absorption ne s’additionne pas, mais se superpose aux deux précédentes.

Une manière d’aborder simplement ces mécanismes afin de quantifier leur rôle dans l’effet de serre est la suivante :

La vapeur d’eau et le CO2 interviennent principalement dans le bilan d’énergie de la surface de la Terre par le mécanisme d’effet de serre (c’est-à-dire qu’ils contribuent au réchauffement de la surface à partir de l’absorption du rayonnement émis par la surface). En effet le rôle joué par la vapeur d’eau dans le refroidissement de la surface à travers le terme G reste faible. Les nuages, eux, interviennent principalement de deux façons opposées : d’une part ils réchauffent la surface par effet de serre (contribution au terme K) mais d’autre part ils la refroidissent en réfléchissant ( c’est-à-dire en renvoyant) le rayonnement solaire (contribution au terme C) et donc en l’empêchant de chauffer la surface de la Terre. Comme ces deux effets sont du même ordre, on peut en première simplification dire qu’ils se compensent, et considérer que le chauffage de la planète par effet de serre peut se résumer principalement à l’action de la vapeur d’eau et du CO2.

L’action de ces quatre mécanismes de chauffage de l’atmosphère (E, F, G, K) fait que l’atmosphère absorbe, emmagasine, à chaque seconde, 540 watts par m2. Comme elle est à l’équilibre c’est-à-dire que l’énergie absorbée n’est pas stockée, (sinon sa température augmenterait sans cesse) elle ré-émet toute cette énergie. Elle la ré-émet entièrement sous forme de rayonnement infrarouge : 195 watts par m2 vers l’extérieur de la planète (cette énergie sera donc rayonnée vers l’extérieur de la Terre), et 324  watts par m2 vers la surface qui sont totalement absorbés par cette dernière.


Vue d’ensemble des mécanismes de chauffage
La surface de la Terre (océans plus continents) est en équilibre : elle est chauffée en absorbant 492  watts par m2 (H+I) et elle se refroidit en perdant la même quantité d’énergie (E+F+D).

La planète Terre est à l’équilibre : elle est chauffée en absorbant 235 watts par m2 (C), elle perd la même quantité d’énergie sous forme de rayonnement infrarouge vers l’espace (J+L).

Effet de serre
Il est relatif au mécanisme suivant :
la surface de la Terre se refroidit en émettant un rayonnement infrarouge, l’atmosphère est capable d’absorber une partie de ce rayonnement, (par ses Gaz à Effet de Serre) et d’en réémettre une partie vers la surface, réchauffant donc cette dernière.

Actuellement l’effet de serre est globalement évalué de la façon suivante : la surface de la Terre perd 390 watts par m2 par rayonnement infrarouge, or l’ensemble de la planète en gagne (énergie solaire absorbée) et en perd (énergie infrarouge rayonnée vers l’espace) 235 watts par m2. A une émission de 390 watts par m2 correspond une température de +15°C, ce qui fait dire que la température moyenne à la surface de la Terre est de +15°C. A une émission de 235 watts par m2 de la Terre vers l'espace, correspond une température moyenne de -19°C. La différence représente l’action globale de l’effet de serre : 155  watts par m2 de chauffage de la surface (dont environ 100 Watts liés au rôle de la vapeur d’eau et de 50 watts à celui du CO2). Ce chauffage représente environ 30°C, il est d’origine naturelle et est essentiellement dû à la vapeur d’eau et au CO2, la vapeur d’eau introduisant un réchauffement de l'ordre de 20°C et le CO2 de 10°C.

Impact de l’activité humaine
Les scénarii économiques relatifs à l’évolution de la composition de l’atmosphère sur le siècle prochain conduisent à des prévisions très différentes selon qu’on se place dans une hypothèse basse ou haute de la consommation. Un scénario classique proposé aux scientifiques est celui qui conduit, à l’échelon de quelques décennies à une situation qui équivaut à un doublement de la quantité de CO2, tous les autres gaz à effet de serre restant constants. C’est le scénario 2 X CO2.
L’ensemble des modèles montre que cette situation conduirait à une augmentation de 4 watts par m2 de chauffage supplémentaire. Si l'ensemble des autres paramètres restait fixe, excepté bien sûr le CO2 qui aurait doublé, ce chauffage supplémentaire conduirait à une augmentation de la température moyenne d'environ 1°C. En fait, suite à ce réchauffement, les différents termes mis en jeu dans l'équilibre climatique peuvent changer et le réchauffement final atteint, lorsque le nouvel équilibre énergétique se sera établi, peut être soit supérieur (rétroaction positive), soit inférieur (rétroaction négative) au +1°C initial; mais, de toute façon, il y a réchauffement. L’estimation de l'ensemble des rétroactions est délicate et varie selon les différents modèles. Le réchauffement final calculé par l'ensemble des modèles se trouve dans une fourchette allant de 1°C à 4°C.

Le doublement de CO2 ne se traduirait pas par un doublement des 50 Watts par m2 lié à l’effet de serre naturel introduit par le CO2, mais par une augmentation de cette quantité d’environ du dixième (4 watts par m2) parce que l’absorption par le CO2 est saturée et n’augmente donc plus de façon linéaire quand on augmente la quantité de CO2.

Evolution climatique
La température moyenne est l’un des paramètres de base du climat. Toutes les causes (naturelles ou anthropiques) qui font changer l’un quelconque des termes (de A à L) qui interviennent dans l’équilibre énergétique de la surface de la Terre impliquent un changement climatique. L’effet de serre est l’un d’eux, relatif aux termes K et I.

PERGELISOL

Le pergélisol (en anglais : permafrost, en russe : вечная мерзлота, vetchnaïa merzlota) désigne un sous-sol gelé en permanence, au moins pendant deux ans.

Le pergélisol devient instable en se réchauffant (ici fissures visibles en Suède, sur le plateau tourbeux sur pergélisol de Storflaket près d'Abisko, en lisière de la zone restée froide. Ces zones peuvent libérer du méthane, qui contribue à réchauffer l'atmosphère

Ses formations, persistance ou disparition, et son épaisseur sont très étroitement liées aux changements climatiques. C'est pourquoi le pergélisol est étudié en tant qu'indicateur du réchauffement climatique par un réseau mondial de chercheurs s'appuyant sur des sondages, des mesures de température et un suivi satellitaire, à l'initiative de l'International Permafrost Association.

Actuellement, il représente environ 20 % de la surface mondiale, 25 millions de km², dont un quart des terres émergées de l'hémisphère Nord3.
Le dernier maximum d'extension date d'il y a 18 000-20 000 ans lors du Dernier Maximum Glaciaire (DMG), alors que par exemple toute la moitié Nord de la France était gelée et le niveau de la mer beaucoup plus bas d'environ 120 m. Le minimum d'extension date d'il y a 6 000 ans lors de la phase Altantique dit « optimum Holocène ». Depuis, hormis un réchauffement de quelques siècles dans les années 800 (ap. J.-C.) lors de l’optimum climatique médiéval, avant le Petit Âge Glaciaire (PAG), les étés de l'hémisphère Nord se sont refroidis provoquant une tendance à l'extension territoriale du pergélisol.
Pour définir l'extension passée du pergélisol, il faut pouvoir recueillir des traces inscrites dans les sédiments comme le loess. Il s'agit par exemple de "fentes en coin" témoignant d'un réseau de polygones de toundra, des traces de solifluxion, ou de structures microscopiques dans des sédiments argileux qui indiquent la présence de glace et l'intensité du gel dans le sol (ségrégation de glace). Mais dans les terrains sans formations superficielles meubles, il est beaucoup plus difficile de connaître l'extension passée et de différencier par exemple entre pergélisol continu et discontinu.
En limite sud, le pergélisol à une température proche de zéro en été pourrait rapidement fondre. Le Canada envisage que sa limite sud puisse ainsi remonter de 500 km vers le nord en un siècle. Un peu plus vers le nord, seule la « couche active » gagnera de l'épaisseur en été, induisant une pousse de la végétation mais aussi des mouvements de terrain déterminant des phénomènes de « forêt ivre », des modifications hydrologiques et hydrographiques et des émissions accrues de méthane, le développement des populations de moustiques, ect. Certains modèles (canadiens) estiment que les effets significatifs apparaîtront dans les années 2025 à 20354.
Le pergélisol occupait une surface bien plus vaste lors des périodes glaciaires du Quaternaire mais il contribue néanmoins à une forte inertie thermique des milieux des pays nordiques. On distingue des très hautes latitudes ou altitudes vers des latitudes plus septentrionales, un pergélisol continu, d'un pergélisol discontinu voire sporadique. La zone du pergélisol discontinu est tributaire de facteurs stationnels (orientation du versant, protection thermique par un lac, une forêt, etc.).
Dans sa partie septentrionale, la couche de sol la plus superficielle dégèle en été. Sur ce mollisol ou couche active, lors de la courte saison végétative, quelques plantes et organismes se développent, alors que ni les racines ni les animaux ne peuvent pénétrer le pergélisol vrai.

Plaques Tectoniques

- Il y a 8 principales plaques tectoniques :
- Plaque Nord Américaine : Amérique du Nord, nord-ouest Atlantique et Groenland.
- Plaque Sud Américaine : Amérique du Sud et sud-ouest Atlantique.
- Plaque Antarctique : Antarctique et "l'océan du sud".
- Plaque Eurasienne : Nord-est Atlantique, Europe et tout l'Asie sauf l'Inde.
- Plaque Africaine : Afrique, sud-est Atlantique et Océan Indien occidental.
- Plaque Australienne/Indienne : Inde, Australie, Nouvelle Zélande et la majeure partie de l'Océan Indien.
- Plaque de Nazca : Océan Pacifique oriental adjacent à l'Amérique du Sud.

- Plaque du Pacifique : La majeure partie de l'Océan Pacifique et la côte sud de Californie.

Composition de la Terre

COMPOSITION DE LA TERRE

La Terre est une planète vivante, dont on estime l'âge de 6 milliards d'années, mais les plus vieilles roches connues ont moins de 4 milliards d'années. Les plus vieux fossiles d'organismes recueillis à ce jour ont moins de 3,9 milliards d'années. D'un diamètre de 12 756 km, elle possède des plaques lithosphériques mobiles et des volcans encore actifs.
70,90 % de sa surface est occupée par les mers et seulement 29,10 % par les cinq continents. Sa densité qui est de 5,5 est supérieure à toutes les autres planètes.

Le globe terrestre est constitué de trois zones : l'écorce, le manteau (composé de trois couches) et le noyau.

La Terre est divisée en plusieurs couches qui possèdent des propriétés chimiques et sismiques différentes :

-de 0 à 40 km de profondeur il y a la Croûte terrestre qui est composée de quartz (dioxyde de silicium). La Croûte océanique qui est moins épaisse se situe de 5 à 15 km. La croûte océanique, la plus ancienne, a 60 millions d'années en moyenne ;

- de 40 à 400 km de profondeur il y le Manteau supérieur composé d'olivène et de pyroxène (fer, magnésium et silicate) ainsi que de calcium et d'aluminium. Le manteau supérieur est divisé en 3 parties : l'hydrosphère qui est l'ensemble des compartiments contenant de l'eau sur la Terre (lacs, fleuves, mers, océans), la Lithosphère qui est l'ensemble constitué par la croûte terrestre et la partie supérieure du manteau est située entre 0 et 100-200 km, et l'Asthénosphère situé entre 200 et 400 km de profondeur est à l'état visqueux, avec une température moyenne qui serait de l'ordre de 1500°C ;

- de 400 à 670 km de profondeur il y a la Région de transition,source de magmas basaltique ;

-de 670 à 2 960 km de profondeur il y a le Manteau inférieur qui est probablement constitué de silicium, magnésium et d'oxygène avec du fer, du calcium et de l'aluminium ;

- de 2 960 à 4 780 km de profondeur il y a le Noyau externe qui est une masse sphérique composée de fer (Fe) métallique - fer liquide - plus des quantités mineures de nickel (Ni) et d'autres éléments ;

- de 4 780 à 6 378 km de profondeur il y a le Noyau interne qui est solide, composé de fer (ou d'un alliage de fer/nickel). Les températures dans le centre du noyau peuvent atteindre 7 200 °C, plus chaud qu'à la surface du Soleil.

La croûte est divisée en plusieurs plaques qui flottent sur le manteau supérieur liquide. On les appelle les plaques tectoniques. Elles s'expliquent par les courants de convection du manteau liquide : depuis les zones les plus profondes du manteau, des courants de magma montent en se frayant un chemin jusqu'à la surface. Ces courants ont brisé la croûte solide de la Terre en plusieurs grandes plaques distinctes qui se déplacent lentement les unes par rapport aux autres transportées par les mouvements du manteau. C'est ce que l'on appelle aussi la dérive des continents. Elle se caractérise par deux processus : la dislocation et le plissement. La dislocation se produit lorsque deux plaques s'éloignent l'une de l'autre, ce qui permet à de la nouvelle croûte de se former grâce au magma du manteau. Le plissement se produit lorsque deux plaques se rapprochent et que le bord d'une des plaques plonge en-dessous de l'autre pour aller fondre dans le manteau. Il existe aussi des mouvements transversaux entre deux plaques comme la faille de San Andreas en Californie.

Contrairement à ce que beaucoup de personnes pensent, la Terre n'est pas une planète sphérique. Grâce à son champ gravitationnel ,des satellites ont pu nous montrer la vrai forme de la Terre. Avec les données sur le champ gravitationnel que fournit la mission GRACE, l'intérieur et la structure de la surface de la Terre vont être mieux compris. L'intérieur de la Terre a le plus grand impact sur sa gravité.

                       Voici la forme réel de la Terre d'après des mesures du champ gravitationnel.

Composition et structure

Composition et structure

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 en termes de taille ou de masse. De ces quatre planètes, la Terre a aussi la masse volumique globale la plus élevée, la plus forte gravité de surface et le plus puissant champ magnétique global. Cependant, plusieurs planètes telluriques plus grandes que la Terre ont été découvertes en dehors du système solaire, parmi lesquelles l'exoplanète Gliese 581 c, qui possède un diamètre 50 % supérieur à celui de la Terre. Plusieurs missions sont en cours, ou prévues, afin de découvrir de nouvelles planètes similaires à la Terre, appelées exoterres.
La surface externe de la Terre est divisée en plusieurs segments rigides, ou plaques tectoniques, qui se déplacent lentement sur la surface sur une durée de plusieurs millions d'années. Environ 71 % de la surface est couverte d'océans d'eau salée, les 29 % restants consistant en continents et îles. 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 des étendues d'eau liquide (lacs, mers, océans) à sa surface.

Composition chimique
La masse de la Terre est d'approximativement 5,98×1024 kg. Elle est composée principalement de fer (32,1 %4), d'oxygène (30,1 %), de silicium (15,1 %), de magnésium (13,9 %), de soufre (2,9 %), de nickel (1,8 %), de calcium (1,5 %) et d'aluminium (1,4 %), le 1,2 % restant consistant en de légères traces d'autres éléments. En quantité de matière, environ un atome sur deux est de l'oxygène, un sur six du fer, un sur six du silicium et un sur six du magnésium.
Les éléments les plus denses ayant tendance à se concentrer au centre de la Terre (phénomène de différenciation planétaire), on pense que le cœur de la Terre est composé majoritairement de fer (88,8 %), avec une plus petite quantité de nickel (5,8 %), de soufre (4,5 %) et moins de 1 % d'autres éléments.
Le géochimiste F. W. Clarke a calculé que 47 % (en poids) de la croûte terrestre est faite d'oxygène, présent principalement sous forme d'oxydes, dont les principaux sont les oxydes de silicium, aluminium, fer, calcium, magnésium, potassium et sodium. La silice est le constituant majeur de la croûte, sous forme de pyroxénoïdes, les minéraux les plus communs des roches magmatiques et métamorphiques. Après une synthèse basée sur l'analyse de 1 672 types de roches, Clarke a obtenu les pourcentages présentés dans le tableau ci-dessous.

Données physiques et astronomiques

Données physiques et astronomiques

Forme de la Terre
La forme de la Terre est modélisée par un ellipsoïde, légèrement aplati aux pôles, et plus précisément par le géoïde. Le diamètre approximatif de référence est de 12 742 km.
La rotation de la Terre crée un léger bourrelet équatorial, de sorte que le diamètre à l’équateur est 43 km plus long que le diamètre polaire (du pôle Nord au pôle Sud). Les plus grandes dénivellations du sol de la Terre sont l'Everest (8 848 m au-dessus du niveau de la mer) et la fosse des Mariannes (11 500 m sous le niveau de la mer). Par contre, à cause de l’aplatissement, l’objet le plus éloigné du cœur de la Terre est en fait le volcan Chimborazo en Équateur.

Comparaison de quelques caractéristiques physiques des quatre planètes telluriques
Planète Rayon équatorial Masse Gravité Inclinaison de l’axe
Mercure6 2 439,7 km (0,383 Terre) 3,302×1023 kg (0,055 Terre) 3,701 m/s2 (0,377 g) ~0,01 °
Vénus7 6 051,8 km (0,95 Terre) 4,8685×1024 kg (0,815 Terre) 8,87 m/s² (0,904 g) 177,36 °Note 4
Terre8 6 378,14 km 5,9736×1024 kg 9,780 m/s² (0,99732 g) 23,45 °
Mars9 3 402,45 km (0,533 Terre) 6,4185×1023 kg (0,107 Terre) 3,69 m/s² (0,376 g) 25,19 °


Photomontage comparatif des tailles des planètes telluriques (de gauche à droite) : Mercure, Vénus, la Terre et Mars.

La conception sphérique de la Terre remonte à l'antiquité grecque, vers le ve siècle av. J.‑C., et plus spécifiquement aux pythagoriciens. On retrouve cette conception chez Parménide, Platon ou Aristote. Elle s'appuie sur le fait que, lors des éclipses de Lune, l'ombre de la Terre est sphérique, et sur le fait que les constellations varient lorsqu'on se déplace du Nord au Sud10. Au iiie siècle av. J.‑C., Ératosthène donna une estimation du rayon terrestre que nous supposonsNote 5 très proche de la réalité, ainsi que Posidonios, au ie siècle av. J.‑C.. Vers la même époque, Cléomède définit les notions d'équateur, de tropiques, d'arctique et d'antarctique. Reprenant ces notions, le géographe Ptolémée fournit au iie siècle des informations géographiques qui furent utilisées jusqu'à la Renaissance.
La civilisation arabo-musulmane conserva la connaissance d'une Terre sphérique et au ixe siècle, le calife Al-Mamun, à Bagdad, fit procéder à une mesure d'une partie d'un méridien, conduisant à une bonne approximation de la circonférence de la Terre. Plus explicite encore est qu'une figure comme Abou Hanîfa, fondateur de l'une des quatre écoles de jurisprudence musulmane, avait foi dans la sphéricité de la Terre11. Dans le monde chrétien, cette idée fut parfois remise en cause, par exemple au vie siècle par le nestorien Cosmas Indicopleustès. En effet, les Pères de l'Église ne pouvaient concilier la vision d'un monde sphérique d'Aristote constitué de deux zones polaires et deux zones tempérées, séparées par une zone torride infranchissable, avec l'universalité du message du Christ, ce message ne pouvant parvenir à d'hypothétiquesNote 6 habitants des antipodes. Jusqu'au xiie siècle, on s'attacha donc à représenter le monde sous forme symbolique, mais des philosophes ou des religieux tels Isidore de Séville, Bède le Vénérable, Jean Scot Erigène, Gerbert d'Aurillac, Thomas d'Aquin, Albert le Grand ou Roger Bacon avaient très bien intégré la représentation sphérique. Vers 1150, le livre De imagine mundi, dont l'auteur présumé est Honorius d'Autun, décrit l'univers de façon plus mythologique que scientifique, mais dans lequel la Terre est une sphère d'environ 35 000 km de circonférence. Charlemagne est d'ailleurs représenté sur quelques enluminures comme tenant à la main une représentation d'un petit globe terrestre surmonté d'une croix.


Position et taille du continent asiatique selon Christophe Colomb.
Les récits de voyages de missionnaires, de Marco Polo et de l'explorateur Jean de Mandeville (avec son Livre des merveilles du monde) diffusaient dans la société l'image d'une terre sphérique, qui pouvait théoriquement faire l'objet d'une « circumnavigation ». L’Imago mundi du cardinal Pierre d'Ailly retenait cette représentation sphérique. On sait que Christophe Colomb a été influencé par le Livre des merveilles du monde de Mandeville, et qu'il possédait un exemplaire de l’Imago mundi abondamment annoté et commenté par ses soins. En sous-estimant grandement le rayon terrestre et en imaginant un continent asiatique trois fois plus étendu vers l'Est qu'il ne l'est en réalité, Colomb a pu envisager de façon raisonnable la possibilité de rejoindre les Indes par l'Ouest. Une connaissance plus précise des distances aurait découragé toute tentative de traversée de l'Océan avec les moyens de l'époque.
Les voyages des Portugais dès le début du xve siècle pour rejoindre les Indes en contournant l'Afrique, la redécouverte des textes grecs à la Renaissance, en particulier la Géographie de Ptolémée, leur diffusion au moyen de l'imprimerie ont également largement contribué à propager les représentations modernes de la Terre, avec le Nord vers le haut des cartes, les méridiens, les parallèles, l'équateur et les deux tropiques. Le plus ancien globe terrestre connu est fabriqué par Martin Behaim vers la fin du xve siècle, peu avant que Vasco de Gama, Christophe Colomb ou Magellan entreprennent leurs voyages. On y voit l'Europe, l'Afrique et l'Asie, mais bien entendu, ni les Amériques, ni l'Océanie.
Mercator a, en dessinant ses cartes, mentionné et dessiné un énorme continent austral : Terra incognita australis (terre australe (du sud) inconnue). Cette « terre australe inconnue » a été dessinée au Sud car Mercator pensait, à la suite des Grecs, que sans ce poids la Terre n'était pas équilibrée. Les réflexions et travaux en géographie (relevés cartographiques, projection de Mercator) au xvie siècle ont permis de faire évoluer la connaissance de la Terre.
C'est au xviiie siècle que l'aplatissement des pôles est reconnu, avec les expéditions menées au Pérou et en Laponie.

La Planète TERRE

La Terre est la troisième planète du système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. Il s'agit de la plus grande et la plus massive des quatre planètes telluriques, les trois autres étant Mercure, Vénus et Mars.

Elle possède un satellite naturel, la Lune, qui est le cinquième plus gros satellite du Système solaire.
Elle est dotée d'un puissant champ magnétique qui dirige vers les pôles les particules chargées véhiculées par le vent solaire, y provoquant des aurores polaires et générant des ceintures de radiations concentriques autour du globe résultant de l'accumulation de ces particules piégées dans le champ magnétique de la Terre. La magnétosphère agit ainsi comme un bouclier protégeant notre planète du vent solaire.
Couramment appelée en français Terre, planète Terre, planète bleue ou encore MondeNote 2, c'est une planète à manteau actif, dotée d'une atmosphère comportant du dioxygène, et recouverte d'eau liquide.

La Terre ( Planète Tellurique )

La Terre


De taille moyenne, la Terre est la 3ème planète en partant du Soleil. Elle se distingue des autres planètes telluriques par la présence d’un gros satellite naturel, d’un important champ magnétique, et surtout de la vie, dont les conditions d’apparition restent encore mystérieuses.
La Terre est composées de plusieurs couches : l’enveloppe gazeuse, composée essentiellement d’azote et d’oxygène, constitue l’atmosphère ; l’enveloppe liquide, appelée hydrosphère, comprend les mers, les océans, les fleuves et les glaciers ; enfin, la partie solide est la plus importante et se divise elle-même en 3 couches :
la croûte, composée de roches, pouvant aller jusqu’à quelques dizaines de km d’épaisseur ;
le manteau, composé de roches plus denses, épais d’environ 2 900 km ;
le noyau externe liquide et le noyau interne solide, composé essentiellement de fer et de nickel, de 3 5 00 km d’épaisseur.
Tout en se refroidissant, elle se solidifie et éjecte divers gaz : vapeur d’eau, dioxyde de carbone, ammoniac, etc. Retenus captifs par la pesanteur, ils constituent ensuite une atmosphère. La surface terrestre se recouvre d’étendues liquides, les océans, qui lui valent le nom de planète bleue.

La Terre est le plus grand corps du système solaire à disposer d’une surface solide et la seule probablement à être animée d’un mouvement tectonique, ces 2 caractéristiques étant liées. L’activité volcanique et sismique sont la preuve directe du mouvement perpétuel de la croûte terrestre.
 
La Terre
Un système de référence : Le plan de l’orbite terrestre autour du Soleil est appelé plan de l’écliptique. La révolution de la Terre autour du Soleil détermine la durée de l’année, et sa rotation autour de l’axe des pôles celle du jour.
Signe particulier : la Terre est la seule planète porteuse de vie connue à ce jour.

                                      Position de la Terre dans le Système solaire



2. La colonisation de la Terre


L’âge de la Terre est estimé à 4,5 milliards d’années.
Apparus moins d’1 milliard d’années après sa formation, les 1ers êtres vivants sont rudimentaires et se développent dans les milieux aquatiques ; ce sont des organismes similaires aux bactéries que l’on connaît aujourd’hui. Par les mécanismes qu’ils engendrent, comme la photosynthèse et la décomposition des végétaux, les organismes vivants modifient profondément leur environnement.

En 2 ou 3 milliards d’années, le dioxyde de carbone constituant l’atmosphère est emprisonné dans les roches et utilisé par les végétaux pour former de l’oxygène. Une nouvelle atmosphère, composée essentiellement d’azote et d’oxygène, entoure ainsi la Terre. La formation d’ozone arrête les rayonnements ultraviolets énergétiques. Dès lors, des organismes plus complexes s’y développent.
Il y a environ 500 millions d’années, la vie se répand sur la terre ferme. L’histoire du monde animal et végétal se poursuit hors de l’eau. Les 1ers végétaux apparaissent il y a environ 430 millions d’années, les dinosaures environ 225 millions d’années plus tard, et l’homme, il y a moins d’1 million d’années.
L’habitabilité de la Terre est due à une position privilégiée de la planète par rapport au Soleil et à l’écran protecteur que constitue l’atmosphère. Ni trop proche, ni trop lointaine, elle bénéficie d’un effet de serre qui assure une température moyenne en surface de 15°C, à l’inverse de Vénus, surchauffée par un effet de serre excessif, ou de Mars, glaciale faute d’un effet de serre suffisant. Sans ce phénomène permettant de maintenir la chaleur, la température de la Terre serait de –18 °C.
 
Quand vous êtes sur Terre...
…la pesanteur vous retient au sol
…l’oxygène de l’atmosphère vous permet de respirer
…le Soleil vous réchauffe dans la journée
…vous pouvez sentir les changements de composition et de pression de l’atmosphère par le mouvement des nuages, la pluie ou les éclairs
…vous pouvez voir les interactions entre les particules solaires et le champ magnétique terrestre en observant une aurore boréale
…vous pouvez voir les étoiles dans le ciel nocturne à travers l’atmosphère



3. La Terre en quelques chiffres


 
  Terre
Diamètre 12 756 km
Masse 5,9.1021 t
Densité moyenne 5,52
Période de rotation 23 h 56 min 04 s
Période de révolution 365,25 jours
Durée du jour solaire 24 h
Gravité 9,8 m/s2
Nombre de satellites naturels 1
Orbite
Aphélie 152 millions de km
Périhélie 147 millions de km