Exercice 1 — Le système solaire
1. Les 8 planètes dans l'ordre (2 points) :
- Mercure (1re, la plus proche)
- Vénus (2e)
- Terre (3e)
- Mars (4e)
- Jupiter (5e)
- Saturne (6e)
- Uranus (7e)
- Neptune (8e, la plus éloignée)
Astuce mnémotechnique : « Mon Vieux Tu M'as Jeté Sur Une Nuit »2. L'unité astronomique (UA) (1 point) :L'
unité astronomique (UA) est la distance moyenne entre la Terre et le Soleil. Elle vaut environ
150 millions de kilomètres (plus précisément 149,6 millions de km). Elle sert de référence pour mesurer les distances dans le système solaire.
3. La Lune n'est pas une planète (1 point) :Non, la Lune n'est pas une planète. C'est un
satellite naturel de la Terre : elle orbite autour de la Terre et non directement autour du Soleil. Les planètes, elles, gravitent directement autour du Soleil.
Exercice 2 — Forme et dimensions de la Terre
1. Forme réelle de la Terre (2 points) :
La Terre a la forme d'un géoïde. Elle n'est pas une sphère parfaite : elle est légèrement aplatie aux pôles et légèrement renflée à l'équateur. Son rayon équatorial (~6 378 km) est un peu plus grand que son rayon polaire (~6 357 km). Cette forme s'explique par la rotation de la Terre sur elle-même, qui provoque un renflement centrifuge à l'équateur.
2. Deux preuves scientifiques de la sphéricité de la Terre (2 points) :
Toute preuve parmi les suivantes est acceptée :
- L'ombre de la Terre lors des éclipses de Lune : elle est toujours circulaire, quelle que soit la position. Seule une sphère projette une ombre circulaire dans toutes les orientations.
- Les photos prises depuis l'espace (satellites, astronautes) montrent clairement la Terre comme une sphère bleue.
- La disparition progressive des bateaux à l'horizon : le bas du bateau (coque) disparaît avant le mât, ce qui ne serait pas possible sur une surface plate.
- Les voyages circumterrestres : on peut faire le tour de la Terre et revenir au point de départ.
Exercice 3 — Les mouvements de la Terre
1. Rotation et révolution (2 points) :
- La rotation est le mouvement de la Terre sur elle-même, autour de son axe Nord-Sud, d'Ouest en Est. Elle dure environ 24 heures (1 jour).
- La révolution est le mouvement de la Terre autour du Soleil, sur son orbite elliptique. Elle dure environ 365 jours et 6 heures (1 an).
2. L'alternance du jour et de la nuit (2 points) :C'est la
rotation de la Terre sur elle-même qui est responsable de l'alternance du jour et de la nuit. La Terre tournant en 24 h, la face exposée au Soleil est éclairée (= le jour) tandis que la face opposée, dans l'ombre, est dans la nuit. La succession jour/nuit se répète ainsi à chaque rotation complète.
Attention : c'est bien la Terre qui tourne, et non le Soleil qui se déplace.
3. Saisons inversées entre hémisphères (2 points) :L'
axe de rotation de la Terre est incliné d'environ 23,5° par rapport au plan de son orbite. Cela fait qu'à un moment donné,
un seul hémisphère est incliné vers le Soleil :
- Quand l'hémisphère Nord est incliné vers le Soleil, il reçoit les rayons plus directement → c'est l'été en France.
- Au même moment, l'hémisphère Sud est éloigné du Soleil et reçoit les rayons de manière oblique → c'est l'hiver en Australie.
Les saisons sont donc toujours inversées entre les deux hémisphères.
Exercice 4 — Structure interne de la Terre
1. Schéma légendé (3 points) :
Le schéma doit représenter une coupe circulaire avec trois couches concentriques, légendées comme suit :
Légende attendue :
- Croûte terrestre (couche externe, fine) — état : solide — épaisseur : 5 à 70 km
- Manteau (couche intermédiaire, épaisse) — état : solide/visqueux (partiellement en fusion en profondeur) — épaisseur : ~2 900 km
- Noyau (centre) — subdivisé en :
- Noyau externe : état liquide (fer et nickel fondus)
- Noyau interne (graine) : état solide
Barème indicatif : 1 pt pour les 3 couches correctement placées, 1 pt pour les légendes (noms), 1 pt pour les états physiques.2. Méthode d'étude et impossibilité de creuser (1 point) :On étudie l'intérieur de la Terre grâce aux
ondes sismiques, produites par les séismes. Ces ondes traversent la Terre et se réfléchissent ou se réfractent selon la nature des couches, permettant d'en déduire la structure interne.
Il est impossible de creuser jusqu'au noyau car les
températures et pressions augmentent très fortement avec la profondeur (jusqu'à ~5 000–6 000 °C au centre). Le forage le plus profond jamais réalisé (Kola, Russie) n'a atteint que 12 km, soit une infime fraction du rayon terrestre (6 370 km).
Exercice 5 — La Terre, planète habitable
Deux conditions d'habitabilité de la Terre, comparées à Vénus et Mars (2 points) :
Tout couple de conditions parmi les suivantes est accepté (1 point par condition bien expliquée) :
- La présence d'eau liquide : la Terre est à la bonne distance du Soleil (dans la « zone habitable ») pour que la température permette à l'eau d'exister à l'état liquide. Les océans couvrent 71 % de sa surface. Vénus est trop proche du Soleil (460 °C en surface, eau sous forme de vapeur) et Mars trop loin (−60 °C en moyenne, eau gelée).
- La présence d'une atmosphère protectrice : l'atmosphère terrestre contient de l'oxygène (21 %), régule la température (effet de serre naturel) et protège des rayonnements UV grâce à la couche d'ozone. Vénus a une atmosphère très dense et toxique (CO₂) qui provoque un effet de serre incontrôlé, et l'atmosphère de Mars est très ténue et ne protège pas des rayonnements.
- Le champ magnétique terrestre : généré par le mouvement du fer liquide dans le noyau externe, il protège la surface des vents solaires (particules chargées). Mars n'a plus de champ magnétique actif, ce qui a contribué à la perte de son atmosphère.