La Terre solide : couches et plaques
La Terre est faite de couches, que l'on découvre grâce à la façon dont les ondes des séismes la traversent. La croûte est mince, d'environ 5 à 70 km. Le manteau est épais, d'environ 2 900 km : c'est de la roche chaude et solide qui coule très lentement. Le noyau externe est du fer et du nickel liquides. Le noyau interne est solide, car la pression y est énorme.
La tectonique des plaques
La croûte et le haut du manteau forment la lithosphère, cassée en plaques. Elles avancent de quelques centimètres par an, poussées par les mouvements de chaleur dans le manteau. Aux limites convergentes, les plaques se heurtent (montagnes, volcans, fosses profondes). Aux limites divergentes, elles s'écartent (une nouvelle croûte se forme, comme dans les dorsales océaniques). Aux limites de faille transformante, elles glissent l'une contre l'autre (séismes).
Les roches
Les roches magmatiques naissent du magma refroidi, les roches sédimentaires de couches de sédiments pressées, et les roches métamorphiques quand la chaleur et la pression transforment une vieille roche.
L'atmosphère : quatre couches
L'atmosphère est retenue par la gravité. Du sol vers le haut :
- Troposphère (de 0 à environ 12 km) : le temps qu'il fait se joue ici ; la température baisse avec l'altitude.
- Stratosphère (jusqu'à environ 50 km) : elle contient la couche d'ozone, qui absorbe les rayons ultraviolets dangereux, donc la température monte.
- Mésosphère (jusqu'à environ 85 km) : la température rebaisse ; les météores y brûlent.
- Thermosphère (au-dessus) : très peu dense, donc quelques particules peuvent être très chaudes ; les aurores et les satellites sont ici.
L'effet de serre
Des gaz comme le dioxyde de carbone et la vapeur d'eau retiennent la chaleur. Cela garde la Terre assez chaude pour la vie ; plus de gaz la réchauffent davantage.
Océan et air : la chaleur en mouvement
Le Soleil chauffe plus l'équateur que les pôles. L'air chaud monte et l'air plus frais descend, donc l'air se déplace en boucles de convection. Comme la Terre tourne, l'air et l'eau en mouvement sont déviés (effet Coriolis), ce qui dessine les vents et les courants marins de surface.
Pourquoi l'océan compte
L'eau garde beaucoup de chaleur et la rend lentement, donc les océans adoucissent le climat. Les courants portent l'eau chaude vers des endroits plus froids. Les années d'El Niño, les vents faiblissent sur le Pacifique et l'eau chaude s'étend vers l'est, ce qui change la pluie dans de nombreux pays.
L'espace : orbite, inclinaison et saisons
La Terre fait le tour du Soleil en environ 365 jours et tourne sur elle-même en environ 24 heures. L'axe de la Terre est incliné d'environ 23,5 degrés et pointe toujours dans la même direction de l'espace.
Pourquoi il y a des saisons
Quand le pôle nord penche vers le Soleil, la lumière frappe le nord plus directement et les jours sont plus longs : c'est l'été. Six mois plus tard, le nord penche à l'opposé : c'est l'hiver. Le sud a les saisons inverses. La distance n'y est pour rien.
Vue d'ensemble
Le Soleil est une étoile. C'est l'une des centaines de milliards d'étoiles de la Voie lactée. Les étoiles brillent en fusionnant l'hydrogène en hélium.
Essaie : les saisons avec une lampe de poche
Dans une pièce sombre, éclaire un globe ou une balle avec une lampe de poche. Incline un peu la balle et tourne autour de la lampe en gardant l'inclinaison dirigée vers le même côté. Regarde comment la lumière tombe plus droit sur la moitié du haut à un endroit, et sur la moitié du bas du côté opposé. Dans la 3D, fais glisser le curseur à travers les mois.
Formules et définitions clés
- Inclinaison de l'axe de la Terre : environ 23.5 degrés
- Durée de l'orbite : environ 365.25 jours ; durée de rotation : environ 24 heures
- Troposphère : environ 0-12 km ; stratosphère : jusqu'à environ 50 km ; mésosphère : jusqu'à environ 85 km
- Vitesse d'une plaque : quelques cm par an
Exemples résolus
1. Une plaque avance de 4 cm par an. Quelle distance parcourt-elle en 25 millions d'années ?
4 cm x 25 000 000 = 100 000 000 cm = 1 000 km.
2. Pourquoi la stratosphère est-elle plus chaude en haut qu'en bas ?
La couche d'ozone de la stratosphère absorbe les ultraviolets et les transforme en chaleur, surtout dans la partie haute.
3. Pourquoi est-ce l'été dans l'hémisphère sud quand c'est l'hiver dans le nord ?
L'axe de la Terre est incliné. Quand le nord penche à l'opposé du Soleil, le sud penche vers lui, donc le sud reçoit une lumière plus directe.
Erreurs fréquentes
- Croire que les saisons viennent d'une Terre plus proche ou plus loin du Soleil. Elles viennent de l'inclinaison.
- Croire que le manteau est liquide. C'est de la roche solide qui coule très lentement ; seul le noyau externe est liquide.
- Dire que les plaques sont seulement la croûte. Les plaques comprennent la croûte et le haut du manteau (la lithosphère).
- Croire que le temps qu'il fait se joue dans toutes les couches. Il se joue dans la troposphère.