Troisième planète du système solaire, ni trop près ni trop loin du Soleil : ce qui rend la Terre unique et habitable.
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La planète Terre dans le système solaire
Module III : Environnement et développement durableCatégorie d’actions : Lutte contre le réchauffement climatiqueClasse : 2nde C
💡 Idée principale : la Terre est la 3e planète du système solaire, à environ 150 millions de km du Soleil (1 UA). Sa masse (≈ 6 × 10²⁴ kg) se calcule à partir de la pesanteur ; sa distance au Soleil, à partir de la vitesse de la lumière ou de sa période de révolution. Elle est singulière : c’est la seule planète connue qui possède de l’eau liquide, une atmosphère riche en dioxygène protégée par la couche d’ozone, et la vie.
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Étapes résumées
Le système solaire : le Soleil (étoile) et 8 planètes, 4 telluriques puis 4 géantes, avec leurs satellites.
La Terre est la 3e planète, à 1 UA ≈ 150 millions de km du Soleil ; elle a un satellite, la Lune.
Masse de la Terre : M = g₀ × R² / G ≈ 6 × 10²⁴ kg ; distance Terre-Soleil : d = c × t ≈ 1,5 × 10¹¹ m.
Au club scientifique du lycée de Ngaoundéré, Aïssatou présente un article : « Des sondes ont exploré Mars et Vénus ; aucune trace de vie n’y a été trouvée. » Son camarade Junior s’étonne : « Vénus est presque aussi grosse que la Terre ! Pourquoi n’y a-t-il pas d’eau ni de forêts là-bas ? » Le professeur ajoute : « Comprendre ce qui rend la Terre unique, c’est comprendre pourquoi il faut la protéger, notamment contre le réchauffement climatique. »
Consignes :
Relève le problème posé dans ce texte.
Où se situe la Terre dans le système solaire ?
Quelles caractéristiques font de la Terre une planète habitable ?
le problèmela planète Terreles planètes
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Compétence visée
Informer et éduquer les populations sur les caractéristiques de la Terre afin de lutter contre le réchauffement climatique.
Objectifs de la leçon
Situer la Terre dans le système solaire.
Calculer la masse de la Terre et la distance Terre-Soleil.
Relever les caractéristiques et les singularités de la planète Terre.
Situation de la Terre dans le système solaire
1. Le système solaire
Il est formé d’une étoile, le Soleil, qui produit sa propre lumière, et de tous les corps qui tournent autour de lui : 8 planètes, leurs satellites naturels, des planètes naines, des astéroïdes et des comètes. Une planète ne produit pas de lumière : elle réfléchit celle du Soleil.
Exemple : la Lune est le satellite naturel de la Terre ; elle tourne autour de nous en 27,3 jours environ.
l’objectifje réfléchisla lumière
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Activité 1 : place de la Terre parmi les planètes
Le document 1 représente les planètes du système solaire et leur distance moyenne au Soleil en unités astronomiques (UA).
Document 1 : les planètes du système solaire.
Quel est le rang de la Terre à partir du Soleil ?
Classe les planètes en deux groupes et nomme chaque groupe.
Ce qu’il faut comprendre : la Terre est la 3e planète à partir du Soleil, entre Vénus et Mars. Les quatre planètes proches (Mercure, Vénus, Terre, Mars) sont petites et rocheuses : ce sont les planètes telluriques. Les quatre plus lointaines (Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune) sont des géantes formées surtout de gaz et de glaces.
Deux familles de planètes
Planètes telluriques
Petites, denses (≈ 4 à 5,5 g/cm³), surface solide rocheuse, peu ou pas de satellites. Ex. : Terre, Mars.
≠
Planètes géantes
Très grosses, peu denses (0,7 à 1,6 g/cm³), sans surface solide, nombreux satellites et anneaux. Ex. : Jupiter, Saturne.
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Caractéristiques de la planète Terre
2. Carte d’identité de la Terre
Caractéristique
Valeur
Rayon moyen
6 370 km
Masse
≈ 5,97 × 10²⁴ kg
Masse volumique moyenne
≈ 5,5 g/cm³ (la plus dense des planètes)
Distance moyenne au Soleil
≈ 150 millions de km (1 UA)
Rotation sur elle-même
23 h 56 min (alternance jour/nuit)
Révolution autour du Soleil
365,25 jours (une année)
Inclinaison de l’axe
≈ 23,5° (origine des saisons)
Température moyenne de surface
≈ + 15 °C
3. Principe du calcul de la masse de la Terre
Document 2 : le poids d’un objet à la surface de la Terre est dû à l’attraction gravitationnelle de la Terre.
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Exemple guidé : calcul de la masse de la Terre
Énoncé
À la surface de la Terre, g₀ = 9,8 N/kg. Le rayon terrestre vaut R = 6 370 km et G = 6,67 × 10⁻¹¹ N·m²/kg². Calcule la masse M de la Terre, puis sa masse volumique.
Solution
On égalise les deux expressions du poids : m × g₀ = G × M × m / R², donc M = g₀ × R² / G. R = 6,37 × 10⁶ m ; R² = 4,06 × 10¹³ m². M = 9,8 × 4,06 × 10¹³ / 6,67 × 10⁻¹¹ ≈ 5,97 × 10²⁴ kg. Volume V = 4/3 × π × R³ ≈ 1,08 × 10²¹ m³ ; masse volumique ρ = M / V ≈ 5 500 kg/m³ (5,5 g/cm³).
Exemple guidé : calcul de la distance Terre-Soleil
La lumière du Soleil met 8 min 19 s pour nous parvenir ; sa vitesse est c = 3 × 10⁸ m/s. Vérifie le résultat avec la période de révolution de la Terre (T = 365,25 j) et la 3e loi de Kepler : d³ = G × MS × T² / 4π², avec MS = 1,99 × 10³⁰ kg.
Solution : Méthode 1 : t = 8 × 60 + 19 = 499 s ; d = c × t = 3 × 10⁸ × 499 ≈ 1,5 × 10¹¹ m. Méthode 2 : T = 365,25 × 24 × 3 600 ≈ 3,16 × 10⁷ s. d³ = 6,67 × 10⁻¹¹ × 1,99 × 10³⁰ × (3,16 × 10⁷)² / 39,5 ≈ 3,35 × 10³³ m³. d = ∛(3,35 × 10³³) ≈ 1,5 × 10¹¹ m, soit 150 millions de km : les deux méthodes concordent.
la massela balancela solution
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Les singularités de la planète Terre
Activité 2 : pourquoi la Terre est-elle habitable ?
Le document 3 compare les températures moyennes de surface de Vénus, de la Terre et de Mars, trois planètes telluriques voisines.
Document 3 : la zone d’habitabilité autour du Soleil.
Dans quel état se trouverait l’eau sur chacune de ces planètes ?
Pourquoi dit-on que la Terre est dans la « zone habitable » ?
Ce qu’il faut comprendre : sur Vénus, l’eau serait vaporisée (+ 460 °C à cause d’un effet de serre énorme) ; sur Mars, elle est gelée (− 63 °C). La Terre est à une distance du Soleil qui permet à l’eau d’exister à l’état liquide : c’est la zone habitable. Sa masse lui permet aussi de retenir une atmosphère.
Ce que la Terre est la seule à posséder (dans le système solaire)
De l’eau liquide
Océans, fleuves et lacs couvrent 71 % de la surface : c’est la « planète bleue ».
Une atmosphère oxygénée
21 % de dioxygène produit par la photosynthèse, et une couche d’ozone qui filtre les UV.
Un bouclier magnétique
Le champ magnétique terrestre dévie les particules dangereuses venues du Soleil.
La vie
Des millions d’espèces vivantes, réparties dans des écosystèmes très variés.
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Une planète unique… et fragile
La Terre est, à ce jour, la seule planète connue où la vie existe : nous n’avons pas de « planète de rechange ».
Son climat dépend d’un équilibre délicat : trop de gaz à effet de serre la réchaufferait comme Vénus.
Connaître ses caractéristiques aide à comprendre pourquoi il faut limiter le réchauffement climatique.
Trace écrite : ce que je retiens
À retenir
Le système solaire comprend le Soleil et 8 planètes : 4 telluriques (rocheuses) puis 4 géantes.
La Terre est la 3e planète, à environ 150 millions de km (1 UA) du Soleil ; elle a un satellite, la Lune.
Masse de la Terre : M = g₀ × R² / G ≈ 5,97 × 10²⁴ kg ; masse volumique ≈ 5,5 g/cm³.
Distance Terre-Soleil : d = c × t ≈ 1,5 × 10¹¹ m (ou par la 3e loi de Kepler).
Singularités de la Terre : eau liquide, atmosphère riche en O2, couche d’ozone, champ magnétique et vie.
je retiensl’environnementle réchauffement
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Vocabulaire à connaître
Planèteastre qui tourne autour d’une étoile et ne produit pas sa propre lumière.Satelliteastre qui tourne autour d’une planète (ex. : la Lune).Unité astronomique (UA)distance moyenne Terre-Soleil, ≈ 150 millions de km.Révolutionmouvement d’un astre autour d’un autre (la Terre autour du Soleil en 365,25 j).Zone habitablerégion autour d’une étoile où l’eau peut rester liquide.
Je m’évalue
1. Cite, dans l’ordre, les quatre planètes telluriques.
2. Quelle relation permet de calculer la masse de la Terre ?
3. Combien de temps met la lumière du Soleil pour atteindre la Terre ?
4. Quelle est la principale singularité qui permet la vie sur Terre ?
Réponses : Mercure, Vénus, Terre, Mars · M = g₀ × R² / G · environ 8 min 20 s · la présence d’eau liquide. Le corrigé détaillé et d’autres exercices de ce chapitre sont dans les exercices corrigés.
la lampe-torchela lampe torchela roue
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Erreurs fréquentes
Confondre rotation (sur elle-même, 24 h) et révolution (autour du Soleil, 1 an).
Oublier de convertir le rayon en mètres (6 370 km = 6,37 × 10⁶ m) dans le calcul de la masse.
Croire que la Lune est une planète : c’est le satellite naturel de la Terre.
Méthode
Pour un calcul en astronomie : écris la formule littérale, convertis toutes les grandeurs en unités du Système international (m, s, kg), utilise l’écriture scientifique (a × 10ⁿ) et vérifie l’ordre de grandeur du résultat.
Activité d’intégration
Lors d’une causerie éducative à Bertoua, un orateur affirme : « Si la Terre devient invivable à cause de la pollution, on ira vivre sur Mars, c’est la même chose ! » Les élèves de 2nde C sont chargés de lui répondre lors de la journée de l’environnement.
Compare la Terre et Mars (distance au Soleil, température, eau, atmosphère).
Montre, par un calcul simple, que la lumière solaire arrive sur Terre en environ 8 minutes.
Rédige un message de trois phrases expliquant pourquoi la Terre doit être protégée.