Caractéristiques physiques terrestres

Phénomènes atmosphériques

La Terre connaît des climats très variés selon le lieu et les saisons. Ces nombreux régimes météorologiques sont tous observés depuis l’espace, par les satellites artificiels que nous avons mis en orbite autour de notre planète.

C’est l’obliquité de la Terre, qui est de 23°, qui provoque les saisons avec les variations de température et de climat que nous connaissons au cours de l’année.

Par ailleurs, l’atmosphère terrestre nous protège des radiations solaires et des astéroïdes. Elle est composée de 78% de diazote, 21% de dioxygène et d’autres gaz présents en faibles quantités, comme l’argon et le dioxyde de carbone (CO₂). Ce dernier gaz, au même titre que la vapeur d’eau (H₂0), le méthane (CH₄) et l’oxyde nitreux (N₂0), est responsable de l’effet de serre. L’effet de serre permet de capturer les radiations solaires et ainsi de réchauffer la Terre. Depuis la révolution industrielle au milieu du XXème siècle, la concentration des “gaz à effet de serre” dans l’atmosphère a cependant fortement augmenté, en raison des rejets dus à ces activités. En résulte le réchauffement global, c’est-à-dire l’augmentation de la température moyenne de la Terre, dont les effets sont nombreux et dévastateurs : la fonte des glaciers et donc l’augmentation globale du niveau des océans, le dérèglement de la biodiversité, des tornades et cyclones de plus en plus puissants et fréquents, ainsi que des vagues de chaleur et des sécheresses plus intenses.

De l’eau liquide

D’autre part, la surface de notre planète est recouverte aux ⅔ par des océans, qui font partie du cycle de l’eau, avec les nuages, les précipitations et l’évaporation. L’eau liquide ne peut exister de façon stable que sous certaines conditions de pression et de température que la Terre réunit. Plusieurs hypothèses ont été formulées quant à l’origine de l’eau sur Terre, cette question restant en débat. L’eau qui nous entoure pourrait provenir du dégazage de l’intérieur de la Terre lors de sa formation ou avoir été apportée plus tard par la destruction de comètes riches en glace pendant leur entrée dans l’atmosphère. Quoiqu’il en soit, c’est cette eau liquide et abondante qui a permis l’apparition de la vie (cf De la vie sur Terre ). Les océans sont sujets à une circulation thermohaline (en référence à la température et à la salinité) et à des phénomènes de marées (cf Effets de marées), ces derniers étant provoqués par les attractions combinées de la Lune et du Soleil.

Géologie

La surface de la Terre est sans cesse modifiée, notamment par le volcanisme et la tectonique des plaques, effaçant les nombreux cratères formés durant toute sa vie. Or, moins une surface est cratérisée, plus elle est jeune. La surface de la Terre est donc très jeune, puisque sans cesse renouvelée. Les stigmates de cratères d’impacts peuvent néanmoins être retrouvés, comme dans le Manicouagan au Canada ou dans la péninsule de Yucatán au Mexique notamment.

Sous la surface de la Terre, se trouvent le manteau et la croûte terrestre. La croûte, qui se situe juste sous la surface, a une épaisseur variable : sous les océans, elle occupe 5 km, entre le manteau et le plancher océanique, mais sous les continents, elle peut mesurer 30 km de profondeur. Le manteau est la couche la plus épaisse, avec 2 900 km de roches en fusion ayant la consistance du caramel. 

Enfin, au centre de la Terre se trouve un noyau ferreux qui représente 16% du volume de la planète et 33% de sa masse. Il est divisé entre le noyau interne, solide, où la température atteint 5 400°C et le noyau externe qui, lui, est liquide.

De la vie sur Terre

La Terre est âgée de 4,5 milliards d’années. La vie y est apparue il y a environ 3,5 milliards d’années, d’abord sous la forme d’organismes unicellulaires. Nous, les Homo Sapiens, sommes apparus il y a 300 000 ans. En comparaison, si la Terre était âgée de 24 heures, nous serions apparus dans les 10 dernières secondes. L’existence de notre espèce est donc extrêmement récente par rapport à l’Histoire de la Terre.

Caractéristiques physiques lunaires

Phénomènes atmosphériques

La Lune n’a pas d’atmosphère mais possède une très fine exosphère, qui ne la protège ni des radiations solaires, ni des impacts d’objets. La température moyenne à sa surface est de -73°C. Par comparaison, la température moyenne en hiver au Pôle Sud, sur Terre, est de -65°C. Le record de froid sur Terre y a été atteint le 23 juin 1982, avec -82,8°C.

Géologie

La surface de la Lune est recouverte par le régolithe, la poussière lunaire. Elle est aussi criblée de millions de cratères d’impacts provoqués par des astéroïdes et des comètes. Or, plus une surface est cratérisée, plus elle est ancienne, ce qui signifie que la surface de la Lune a très peu évolué depuis sa formation. De plus, la Lune est l’objet de “moonquakes” ou “tremblements de Lune” très profonds, détectés grâce aux sismomètres laissés sur la Lune durant les missions Apollo (cf Missions spatiales vers la Lune). La Lune comporte aussi des volcans, mais ceux-ci sont éteints depuis des millions d’années. 

Par ailleurs, nous pouvons trouver des molécules d’eau sur la Lune, surtout concentrées aux pôles. De hautes concentrations de glace d’eau s’y trouvent également.

Le système Terre-Lune

Formation

La Terre est âgée de 4,54 milliards d’années. Comme les autres planètes, elle s’est formée grâce à la gravité, par accrétion d’un nuage de gaz qui entourait à l’époque le Soleil.

La Lune, elle, a commencé à se former il y a 4,53 milliards d’années, soit de 30 à 60 millions d’années après la formation du Système Solaire. Sa formation a eu lieu suite à une collision d’une protoplanète de la taille de Mars avec la Terre. Une partie de la Terre s’est disloquée à cause de l’impact et les débris se sont mis à tourner en orbite autour de la Terre. La Lune s’est ensuite formée par accrétion de ces débris en un siècle environ.

Rotation synchrone

La Lune tourne autour de la Terre et non du Soleil, il ne s’agit donc pas d’une planète mais d’un satellite naturel, le seul que possède la Terre. Le mouvement de la Lune présente une particularité remarquable. En effet, la période de rotation de la Lune autour de la Terre et sa période de rotation sur elle-même sont égales (27,3 jours). Ce phénomène est appelé la rotation synchrone. A cause de cette rotation synchrone, la Lune présente toujours la même face à la Terre. Depuis notre planète, il est donc impossible d’observer une certaine partie de la Lune, que l’on appelle sa face cachée. Néanmoins, la face cachée de la Lune a pu être photographiée dans le cadre de missions spatiales.

Face cachée de la Lune

Les phases de la Lune

Le clair de Lune que nous voyons depuis la Terre provient de la réflexion de la lumière du Soleil sur la surface de la Lune. Lorsque le Soleil éclaire entièrement la face visible de la Lune, nous parlons de “pleine lune” et lorsqu’il éclaire entièrement la face cachée, nous parlons de “nouvelle lune” (elle n’est pas du tout visible dans le ciel). Entre ces deux phases, des phases intermédiaires appelées croissants sont observées tout au long du mois, qui grossissent au fur et à mesure que la Lune tourne autour de la Terre, puis rétrécissent. La durée d’une lunaison, c’est-à-dire un cycle entre deux nouvelles lunes, est de 29,5 jours environ.

Missions spatiales vers la Lune

De nombreuses missions américaines et soviétiques ont été envoyées vers la Lune, dans le contexte de la Guerre froide.

La mission soviétique Luna 3 a offert au monde la première image de la face cachée de la Lune en 1959. D’autres missions Luna, de 1970 à 1976, ont permis de ramener sur Terre des échantillons de roche lunaire.

Les missions américaines vers la Lune font quant à elle partie du programme Apollo. La mission habitée Apollo 11 marque l’apogée de la conquête spatiale, avec, le 21 juillet 1969, le premier pas sur la Lune effectué par l’astronaute Neil Armstrong. Depuis, 12 personnes au total ont marché sur la Lune, toutes dans le cadre du programme Apollo. Ce programme a notamment permis l’étude thermique, magnétique et sismique de la Lune, ainsi que le prélèvement d’échantillons de roches.

La Lune dans la culture

La Lune a inspiré de nombreuses œuvres, que ce soit en littérature, au cinéma ou en musique.

En littérature, on retrouve les œuvres de Jules Vernes : De la Terre à la Lune (1865) puis Autour de la Lune (1869). On retient également les aventures de Tintin écrites par Hergé : Objectif Lune (1953) puis On a marché sur la Lune (1954).

Au cinéma, le Voyage dans la Lune de Georges Méliès (1902) est la première œuvre de science-fiction cinématographique. Plus récemment, le film First Man : Le Premier Homme sur la Lune (2018) de Damien Chazelle, raconte la participation de Neil Armstrong au programme Apollo de la NASA.

Enfin, la Lune a été une source d’inspiration musicale pour de nombreux artistes. Nous ne citerons ici que la chanson Space Oddity (1969) de David Bowie. Directement inspirée du film 2001, L’Odyssée de l’Espace de Stanley Kubrick, la chanson de Bowie a été diffusée par la BBC pour couvrir l’alunissage de la mission Apollo 11.