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La Terre dans le système solaire : une planète habitable
Le système solaire et la place de la Terre (rappels de 6e, unité astronomique) ; planètes telluriques, planètes gazeuses, astéroïdes et planètes naines ; la forme de la Terre, sa rotation et sa révolution ; les conditions de la vie sur Terre et ce qui les explique ; la zone habitable, Vénus, Mars et les exoplanètes.
À propos de cette page
Rappels de 6e : la Terre et les autres planètes
En 6e, tu as situé la Terre parmi les planètes et vu ce qui y rend la vie possible. Ce rappel sert de base à tout le chapitre.
La Terre est à environ 150 millions de km du Soleil. C’est la seule planète connue qui abrite la vie : on y trouve de l’eau liquide, une atmosphère et une température moyenne d’environ 15 °C.
| Planète | Rang | Distance moyenne au Soleil | Diamètre |
|---|---|---|---|
| Mercure | 1re | 58 millions de km | 4 900 km |
| Vénus | 2e | 108 millions de km | 12 100 km |
| Terre | 3e | 150 millions de km | 12 700 km |
| Mars | 4e | 228 millions de km | 6 800 km |
| Jupiter | 5e | 778 millions de km | 143 000 km |
| Saturne | 6e | 1 430 millions de km | 120 500 km |
| Uranus | 7e | 2 870 millions de km | 51 100 km |
| Neptune | 8e | 4 500 millions de km | 49 500 km |
Ces valeurs sont arrondies : la distance d’une planète au Soleil varie un peu au cours de son tour.
Nouveau en 5e : l’unité astronomique
Pour éviter les millions de kilomètres, les astronomes prennent comme unité la distance moyenne entre la Terre et le Soleil : 1 unité astronomique (1 UA) ≈ 150 millions de km. Pour convertir une distance en millions de km en UA, on la divise par 150 ; pour revenir aux millions de km, on multiplie par 150.
Rappel : la vie sur Terre et chez ses voisines. Sous la pression de l’air au niveau de la mer, l’eau pure est liquide entre 0 °C et 100 °C. Vénus, plus proche du Soleil, est brûlante (environ 460 °C) ; Mars, plus loin, est glaciale (environ −60 °C en moyenne) : aucune des deux n’a d’eau liquide à sa surface. Les cas 4 et 5 expliquent pourquoi.
Neptune est à 4 500 millions de km du Soleil : 4 500 ÷ 150 = 30. Elle est à 30 UA, trente fois plus loin du Soleil que la Terre (1 UA).
Entre la Terre (3e) et Jupiter (5e), il n’y a qu’une planète : Mars, la 4e.
Io tourne autour de Jupiter, pas directement autour du Soleil : ce n’est pas une planète, c’est un satellite de Jupiter.
Réflexe — pour situer un astre, je dis autour de quoi il tourne (étoile, planète ou satellite ?), son rang à partir du Soleil et sa distance au Soleil, en millions de km ou en UA.
Attention — 1 UA n’est pas une distance prise au hasard : c’est la distance Terre-Soleil. Une planète à moins de 1 UA est plus proche du Soleil que la Terre.
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Planètes telluriques, planètes gazeuses et petits corps
• Les planètes telluriques (Mercure, Vénus, la Terre, Mars) : proches du Soleil, petites, faites de roches et de métaux, avec une surface solide ; leur masse volumique est forte.
• Les planètes gazeuses, ou géantes (Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune) : loin du Soleil, très grosses, entourées d’une épaisse enveloppe de gaz, sans surface solide ; leur masse volumique est faible ; elles ont des anneaux et de nombreux satellites.
Le système solaire compte aussi des petits corps : les astéroïdes, surtout dans la ceinture d’astéroïdes entre Mars et Jupiter, et des planètes naines comme Cérès et Pluton.
| Critère | Planètes telluriques | Planètes gazeuses |
|---|---|---|
| Distance au Soleil | de 58 à 228 millions de km | de 778 à 4 500 millions de km |
| Diamètre | de 4 900 à 12 700 km | de 49 500 à 143 000 km |
| Matière | roches et métaux | épaisse enveloppe de gaz (hydrogène, hélium…) |
| Surface | solide, on peut s’y poser | aucune surface solide |
| Masse volumique | de 3,9 à 5,5 g/cm³ | de 0,7 à 1,6 g/cm³ |
| Anneaux et satellites | aucun anneau ; 0 à 2 satellites | des anneaux ; de nombreux satellites |
La masse volumique d’une planète, c’est la masse moyenne d’1 cm³ de cette planète. 1 cm³ d’eau a une masse de 1 g : la masse volumique de l’eau est 1 g/cm³. Une planète de roches et de métaux a une forte masse volumique ; une planète entourée de gaz, une faible.
Uranus et Neptune contiennent moins d’hydrogène et d’hélium que Jupiter et Saturne, et beaucoup de matières appelées « glaces » : on les appelle parfois les géantes de glaces.
Les petits corps
Les astéroïdes sont de petits corps rocheux qui tournent autour du Soleil ; la plupart circulent dans la ceinture d’astéroïdes, entre les orbites de Mars et de Jupiter.
Une planète naine tourne autour du Soleil et est assez grosse pour être ronde, mais elle n’a pas « fait le ménage » autour de son orbite : d’autres petits corps circulent sur des orbites voisines. Cette définition a été adoptée en 2006 par l’Union astronomique internationale. Depuis, Pluton, découverte en 1930 et longtemps comptée comme la 9e planète, est une planète naine, comme Cérès, le plus gros objet de la ceinture d’astéroïdes.
Mars : diamètre 6 800 km, masse volumique 3,9 g/cm³, surface rocheuse sur laquelle roulent des robots. C’est une planète tellurique.
Jupiter : diamètre 143 000 km, masse volumique 1,3 g/cm³, des anneaux, aucune surface où se poser. C’est une planète gazeuse.
Saturne a une masse volumique d’environ 0,7 g/cm³, moins que l’eau : c’est la seule planète du système solaire dans ce cas.
Réflexe — pour classer une planète, je compare au moins deux critères : sa taille, sa masse volumique, sa surface (solide ou non), sa distance au Soleil.
Attention — « gazeuse » ne veut pas dire « légère » : la masse de Jupiter vaut environ 318 fois celle de la Terre. Et une planète naine n’est pas une petite planète : c’est une autre catégorie d’astres.
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La forme et les mouvements de la Terre
• Elle tourne sur elle-même autour de l’axe des pôles, en environ 24 h : c’est la rotation, qui fait alterner le jour et la nuit.
• Elle tourne autour du Soleil en environ 365 jours et un quart : c’est la révolution, qui définit l’année.
• Son axe est incliné d’environ 23° et garde toujours la même direction : c’est l’origine des saisons, inversées entre l’hémisphère Nord et l’hémisphère Sud.
La forme. Les photos prises depuis l’espace montrent une Terre ronde. Mesurée précisément, elle est un peu aplatie : son rayon vaut environ 6 378 km à l’équateur et 6 357 km aux pôles. Le tour de la Terre par l’équateur mesure environ 40 000 km.
Le jour et la nuit (rappel de 6e). Le Soleil éclaire toujours une moitié de la Terre. En tournant sur elle-même, la Terre fait passer chaque lieu de la moitié éclairée (le jour) à la moitié sombre (la nuit).
L’année et les saisons (rappel de 6e). Pendant la révolution, l’axe incliné reste tourné dans la même direction. En juin, l’hémisphère Nord est penché vers le Soleil : le Soleil y monte haut, les jours sont longs, c’est l’été. En décembre, c’est l’inverse : le Soleil reste bas, les jours sont courts, c’est l’hiver, pendant que l’hémisphère Sud est en été.
Nouveau en 5e : une rotation favorable à la vie
Parce que la Terre tourne sur elle-même en 24 h, un lieu ne reste jamais très longtemps au soleil ni dans le noir : le sol chauffe le jour et se refroidit la nuit, sans écarts extrêmes. Sur la Lune, presque sans atmosphère, un même lieu reste éclairé environ deux semaines, puis dans le noir environ deux semaines : sa surface passe d’environ 120 °C au soleil à environ −170 °C la nuit.
| Astre | Durée d’un jour (d’un lever du Soleil au suivant) |
|---|---|
| Terre | 24 h |
| Mars | environ 24 h 40 min |
| Lune | environ 709 h |
| Vénus | environ 2 802 h |
| Mercure | environ 4 223 h |
Un avion de ligne vole à environ 900 km/h. Pour faire le tour de la Terre par l’équateur, environ 40 000 km, il lui faudrait 40 000 ÷ 900 ≈ 44 h, près de deux jours de vol.
Mars tourne sur elle-même en environ 24 h 40 min : son alternance du jour et de la nuit ressemble beaucoup à la nôtre.
Le 21 décembre, à Lille, le Soleil de midi est le plus bas de l’année et la journée la plus courte : l’hiver commence. Le même jour, à Sydney, en Australie, l’été commence.
Réflexe — « sur elle-même » → rotation → le jour et la nuit ; « autour du Soleil » → révolution → l’année ; « axe incliné » → les saisons.
Attention — les saisons ne viennent pas de la distance Terre-Soleil : la Terre est au plus près du Soleil début janvier, en plein hiver pour la France.
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Les conditions de la vie sur Terre
• sa distance au Soleil : elle en reçoit assez d’énergie, sans en recevoir trop ;
• son atmosphère, qui retient une partie de la chaleur (effet de serre naturel), arrête la plupart des ultraviolets dangereux (couche d’ozone) et contient le dioxygène que respirent la plupart des êtres vivants ;
• sa taille et son champ magnétique, qui lui ont permis de garder cette atmosphère.
L’eau liquide. Environ 71 % de la surface de la Terre est couverte d’eau, surtout liquide : océans, mers, lacs, rivières. La vie est très probablement apparue dans l’eau ; aujourd’hui encore, tous les êtres vivants en contiennent et en ont besoin.
L’atmosphère est la couche de gaz qui entoure la Terre. L’air sec contient environ 78 % de diazote, 21 % de dioxygène, 0,9 % d’argon et 0,04 % de dioxyde de carbone.
- Effet de serre naturel : certains gaz de l’atmosphère (vapeur d’eau, dioxyde de carbone…) retiennent une partie de la chaleur. Sans eux, la température moyenne de la Terre serait d’environ −18 °C au lieu de 15 °C.
- Couche d’ozone : en altitude, elle arrête l’essentiel des rayons ultraviolets du Soleil dangereux pour les êtres vivants.
- Bouclier : la plupart des petits corps venus de l’espace brûlent dans l’air avant d’atteindre le sol.
Pourquoi la Terre a-t-elle gardé son atmosphère ? Une planète assez grosse attire assez fort ses gaz pour les retenir. De plus, la Terre a un champ magnétique, produit dans son noyau : il dévie le vent solaire, un flot de particules envoyé par le Soleil qui, sinon, arracherait peu à peu l’atmosphère.
Un ballon contient 20 L d’air sec : 20 × 78 ÷ 100 = 15,6. Il contient environ 15,6 L de diazote.
La Lune est à la même distance du Soleil que la Terre, mais elle est trop petite pour retenir une atmosphère : ni effet de serre, ni couche d’ozone, ni eau liquide à sa surface.
Un coup de soleil est dû aux ultraviolets qui traversent quand même l’atmosphère : sans la couche d’ozone, ils seraient bien plus nombreux à atteindre le sol.
Réflexe — pour expliquer les conditions de la vie sur une planète, je cherche sa distance au Soleil (l’énergie reçue), son atmosphère (la chaleur retenue, la protection) et ce qui lui a permis de garder cette atmosphère (sa taille, son champ magnétique).
Attention — l’effet de serre naturel est indispensable à la vie : c’est son renforcement par les activités humaines qui réchauffe aujourd’hui le climat.
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Une planète habitable : zone habitable, Vénus, Mars, exoplanètes
Être dans la zone habitable ne suffit pas : il faut aussi une atmosphère qui retient la chaleur, et de l’eau. Et une planète habitable n’est pas forcément habitée.
Une exoplanète est une planète qui tourne autour d’une autre étoile que le Soleil ; on en connaît plus de 6 000.
| Vénus | Terre | Mars | |
|---|---|---|---|
| Distance au Soleil | 108 millions de km | 150 millions de km | 228 millions de km |
| Zone habitable | en dehors, trop près | dedans | dedans, au bord extérieur |
| Diamètre | 12 100 km | 12 700 km | 6 800 km |
| Atmosphère | très épaisse, environ 96 % de dioxyde de carbone ; pression au sol 92 fois celle de la Terre | diazote et dioxygène | très fine, environ 95 % de dioxyde de carbone ; pression au sol plus de 150 fois plus faible que sur Terre |
| Champ magnétique global | non | oui | non |
| Température moyenne | environ 460 °C | environ 15 °C | environ −60 °C |
| Eau | aucune eau liquide | océans d’eau liquide | de la glace (calottes polaires, sous-sol) |
Vénus est trop près du Soleil, et son atmosphère épaisse provoque un effet de serre énorme : environ 460 °C, plus que Mercure, pourtant plus proche du Soleil.
Mars est dans la zone habitable, près de son bord extérieur. Mais elle est petite, d’un diamètre à peu près moitié de celui de la Terre, et elle n’a plus de champ magnétique global : le vent solaire a emporté la plus grande partie de son atmosphère. Trop fine pour retenir la chaleur, celle-ci laisse la surface glaciale : l’eau y est de la glace. Pourtant, Mars a eu de l’eau liquide autrefois : le robot Perseverance, posé en 2021 dans le cratère Jezero, explore le fond d’un ancien lac.
Les exoplanètes. La première exoplanète découverte autour d’une étoile semblable au Soleil, 51 Pegasi b, a été annoncée en 1995 par Michel Mayor et Didier Queloz, qui ont reçu pour cela le prix Nobel de physique en 2019. Certaines exoplanètes rocheuses sont dans la zone habitable de leur étoile ; on ne sait pas encore si l’une d’elles abrite la vie.
Vénus est à 108 millions de km du Soleil : 108 est inférieur à 140, elle est hors de la zone habitable, trop près du Soleil.
Une exoplanète tourne à 190 millions de km d’une étoile semblable au Soleil : 190 est compris entre 140 et 235, elle est dans la zone habitable. Pour savoir si l’eau peut y être liquide, il faut encore connaître son atmosphère.
Mars est à 228 millions de km du Soleil, entre 140 et 235 : elle est dans la zone habitable. Mais son atmosphère trop fine la laisse à environ −60 °C : pas d’eau liquide à sa surface aujourd’hui.
Réflexe — pour juger si une planète est habitable, je vérifie trois choses : est-elle dans la zone habitable de son étoile ? A-t-elle une atmosphère qui retient la chaleur ? Sa température permet-elle l’eau liquide (entre 0 et 100 °C) ?
Attention — « habitable » ne veut pas dire « habitée » : à ce jour, aucune trace de vie n’a été trouvée ailleurs que sur Terre.
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Pour aller plus loin
Ces notions touchent au chapitre, mais elles sont traitées ailleurs ou se verront plus tard.
- La Terre, planète active : la structure interne du globe (croûte, manteau, noyau), les plaques, les séismes et les volcans sont étudiés dans les chapitres « Tectonique des plaques : structure du globe et mouvements » et « Séismes et volcans : phénomènes, aléas et risques ».
- L’atmosphère et l’océan en mouvement (vents, courants marins, zones climatiques) : chapitre « Météo et climat : masses d’air, courants et zones climatiques ».
- Le dioxygène et les êtres vivants : comment les animaux et les végétaux prélèvent le dioxygène de l’air ou de l’eau, dans le chapitre « Respiration : échanges gazeux et occupation des milieux ».
- Les galaxies, l’année-lumière et l’organisation de l’Univers : en physique-chimie de 4e, chapitre « Univers : galaxies, système solaire et éléments chimiques ».
- L’effet de serre renforcé et le réchauffement climatique : rappel de 6e dans le chapitre « Climat : le réchauffement climatique récent ».
- L’histoire de la Terre et de la vie (fossiles, ères géologiques) se verra plus tard au cycle 4.
- Le Soleil est une étoile ; huit planètes tournent autour de lui. La Terre est la 3e, à environ 150 millions de km du Soleil : 1 unité astronomique (UA).
- Planètes telluriques (Mercure, Vénus, Terre, Mars) : petites, rocheuses, surface solide, forte masse volumique. Planètes gazeuses (Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune) : très grosses, sans surface solide, faible masse volumique. Astéroïdes et planètes naines (Cérès, Pluton) sont de petits corps.
- La Terre, sphère légèrement aplatie, tourne sur elle-même en 24 h (le jour et la nuit) et autour du Soleil en environ 365 jours et un quart (l’année) ; son axe incliné d’environ 23° explique les saisons.
- La vie a besoin d’eau liquide (entre 0 et 100 °C). La Terre en a grâce à sa distance au Soleil et à son atmosphère (effet de serre naturel, couche d’ozone, dioxygène), gardée grâce à sa taille et à son champ magnétique.
- La zone habitable du Soleil va d’environ 140 à 235 millions de km : Vénus est trop près ; Mars, au bord, a perdu l’essentiel de son atmosphère. Plus de 6 000 exoplanètes sont connues ; habitable ne veut pas dire habitée.
Questions fréquentes
Quelle est la place de la Terre dans le système solaire ?
La Terre est la 3e des huit planètes qui tournent autour du Soleil, après Mercure et Vénus. Elle en est à environ 150 millions de kilomètres, une distance que les astronomes appellent une unité astronomique (1 UA). La Lune est son satellite naturel.
Quelle est la différence entre une planète tellurique et une planète gazeuse ?
Une planète tellurique (Mercure, Vénus, la Terre, Mars) est petite, faite de roches et de métaux, avec une surface solide et une forte masse volumique. Une planète gazeuse (Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune) est très grosse, entourée d’une épaisse enveloppe de gaz, sans surface solide, avec une faible masse volumique, des anneaux et de nombreux satellites.
Quelle est la différence entre la rotation et la révolution de la Terre ?
La rotation est le tour de la Terre sur elle-même, autour de l’axe des pôles, en 24 heures : elle fait alterner le jour et la nuit. La révolution est le tour de la Terre autour du Soleil, en environ 365 jours et un quart : c’est l’année. L’inclinaison de l’axe, d’environ 23°, explique les saisons.
Pourquoi la vie est-elle possible sur Terre ?
La Terre a de l’eau liquide, car sa température moyenne est d’environ 15 °C. Elle le doit à sa distance au Soleil et à son atmosphère, qui retient une partie de la chaleur, filtre les ultraviolets et contient du dioxygène. Assez grosse et protégée par son champ magnétique, la Terre a gardé cette atmosphère.
Qu’est-ce que la zone habitable ?
C’est la zone autour d’une étoile où une planète reçoit juste assez d’énergie pour que l’eau puisse rester liquide à sa surface : d’environ 140 à 235 millions de km pour le Soleil. La Terre y est ; Vénus est trop près ; Mars est au bord, mais son atmosphère trop fine la laisse glaciale. Être dans la zone ne prouve pas qu’une planète est habitée.
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