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8.E : La Terre comme planète (exercices)

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    Pour une exploration plus approfondie

    Des articles

    Terre

    Collins, W., et coll. « La science physique à l'origine du changement climatique. » Scientific American (août 2007) : 64. Pourquoi les scientifiques sont désormais convaincus que les activités humaines modifient le climat de notre planète.

    Glatzmaier, G., et Olson, P. « Sondage de la géodynamique ». Scientific American (avril 2005) : 50. Des expériences et des modélisations qui nous renseignent sur la source et les inversions du champ magnétique de la Terre.

    Gurnis, M. « Sculpter la Terre de l'intérieur vers l'extérieur ». Scientific American (mars 2001) : 40. Sur des mouvements qui soulèvent et abaissent les continents.

    Hartmann, W. « Reconstituer les débuts de l'histoire de la Terre ». Astronomie (juin 1989) : 24.

    Jewitt, D., & Young, E. « Les océans vus du ciel ». Scientific American (mars 2015) : 36. Comment la Terre a-t-elle obtenu son eau après sa période chaude initiale ?

    Impacts

    Boslaugh, M. « À la recherche d'astéroïdes mortels ». Astronomie (juillet 2015) : 28. Sur les programmes existants et proposés pour rechercher des astéroïdes traversant la Terre.

    Brusatte, S. « Qu'est-ce qui a tué les dinosaures ? » Scientific American (décembre 2015) : 54. L'astéroïde a frappé la Terre à un moment déjà vulnérable.

    Chyba, C. « Mort vue du ciel : Tunguska ». Astronomie (décembre 1993) : 38. Excellent article de synthèse.

    Durda, D. « Le super-météore de Tcheliabinsk ». Sky & Telescope (juin 2013) : 24. Un joli résumé avec des photos et des témoignages oculaires.

    Gasperini, L., et coll. « Le mystère de Tunguska. » Scientific American (juin 2008) : 80. Une exploration plus détaillée du site de l'impact de 1908 sur la Sibérie.

    Kring, D. « L'explosion du passé ». Astronomie (août 2006) : 46. Présentation de six pages du cratère de météores de l'Arizona.

    Sites Web

    Terre

    Photographie de la Terre par des astronautes depuis l'espace : earth.jsc.nasa.gov/. Un site avec de nombreuses images et de bonnes informations.

    Exploration de la magnétosphère de la Terre : http://phy6.org/Education/Intro.html. Un site Web éducatif du Dr Daniel Stern.

    NASA Goddard : La Terre vue de l'espace : quinze choses étonnantes en 15 ans : https://www.nasa.gov/content/goddard...gs-in-15-years. Des images et des vidéos qui révèlent des choses sur notre planète et son atmosphère.

    Service géologique américain : Centre d'information sur les tremblements de terre : http://earthquake.usgs.gov/learn/

    Vues du système solaire : http://www.solarviews.com/eng/earth.htm. Vue d'ensemble de la Terre.

    Impacts

    Fondation B612 : https://b612foundation.org/. Mis en place par plusieurs astronautes pour la recherche et l'enseignement sur la menace des astéroïdes pour la Terre et pour construire un télescope dans l'espace afin de rechercher des astéroïdes dangereux.

    Institut lunaire et planétaire : introduction aux cratères d'impact terrestres : http://www.lpi.usra.edu/publications...esets/craters/. Comprend des images.

    Site touristique du cratère Meteor : http://meteorcrater.com/.

    Programme d'objets géocroiseurs de la NASA/Jet Propulsion Lab : http://neo.jpl.nasa.gov/neo/

    Que sont les objets géocroiseurs : http://spaceguardcentre.com/what-are-neos/. Du British Spaceguard Centre.

    Vidéos

    Terre

    Tout seul dans la nuit : http://apod.nasa.gov/apod/ap120305.html. Survol de la Terre de nuit (2h30).

    Films Earth Globes (y compris Terre de nuit) : astro.uchicago.edu/cosmus/projects/earth/.

    Earth : Le manuel de l'opérateur : http://earththeoperatorsmanual.com/f...erators-manual. Une mini-série parrainée par la National Science Foundation sur le changement climatique et l'énergie, avec le géologue Richard Alley (53:43).

    Vidéos de PBS NOVA sur la Terre : http://www.pbs.org/wgbh/nova/earth/. Programmes et informations sur la planète Terre. Cliquez sur les épisodes complets dans le menu de gauche pour accéder à une belle gamme de vidéos.

    Service météorologique national des États-Unis : http://earth.nullschool.net. Globe de la Terre en temps réel montrant la configuration des vents qui peut être zoomée et déplacée vers votre vue préférée.

    Impacts

    Météore de Tcheliabinsk : pouvons-nous survivre à un impact plus important ? : https://www.youtube.com/watch?v=Y-e6xyUZLLs. Discours du Dr David Morrison (1:34:48).

    Simulation d'impact d'un gros astéroïde : https://www.youtube.com/watch?v=bU1QPtOZQZU. Simulation de l'impact d'un gros astéroïde depuis le Discovery Channel (4:45).

    Un météore frappe la Russie le 15 février 2013 : https://www.youtube.com/watch?v=dpmXyJrs7iU. Archive d'images de témoins oculaires (10:11).

    Mission Sentinelle : Trouver un astéroïde en direction de la Terre : https://www.youtube.com/watch?v=efz8c3ijD_A. Conférence publique de l'astronaute Ed Lu (1:08:57).

    Activités de groupe collaboratives

    1. Si nous pouvons prédire que de nombreux mouvements de sol se produisent le long des zones de subduction et des failles, alors pourquoi tant de personnes y vivent-elles ? Devons-nous essayer de faire quelque chose pour décourager les gens de vivre dans ces zones ? Quelle incitation votre groupe proposerait-il aux gens à déménager ? Qui paierait le déménagement ? (Notez que deux des auteurs originaux de ce livre vivent tout près des failles de San Andreas et Hayward. S'ils ont écrit ce chapitre et n'ont pas déménagé, quelles sont les chances que d'autres personnes vivant dans ce type de région déménagent ?)
    2. Une fois que votre groupe aura lu l'encadré consacré à Alfred Wegener : Catching the Drift of Plate Tectonics dans la section 8.2, expliquez certaines des raisons pour lesquelles son idée n'a pas tout de suite retenu l'attention des scientifiques. À partir de vos études dans ce cours et dans d'autres cours de sciences (au collège et avant), pouvez-vous citer d'autres idées scientifiques que nous acceptons aujourd'hui mais qui ont eu des débuts controversés ? Connaissez-vous des théories scientifiques qui sont encore controversées aujourd'hui ? Si votre groupe en propose certaines, discutez de la manière dont les scientifiques pourraient décider si chaque théorie de votre liste est correcte.
    3. Supposons que nous sachions qu'un gros morceau de roche ou de glace (à peu près de la même taille que celui qui a atteint 65 millions d'années) aura un impact sur la Terre dans environ 5 ans. Que pouvons-nous ou devrions-nous faire à ce sujet ? (Le film Deep Impact a abordé ce thème.) Votre groupe pense-t-il que le monde dans son ensemble devrait dépenser plus d'argent pour trouver et prévoir les orbites des débris cosmiques près de la Terre ?
    4. Carl Sagan a souligné que toute arme défensive que nous pourrions mettre au point pour éloigner un astéroïde de la Terre pourrait être utilisée comme arme offensive par un dictateur instable à l'avenir pour empêcher un astéroïde de se diriger vers la Terre. L'histoire du comportement humain, a-t-il noté, a montré que la plupart des armes fabriquées (même avec les meilleurs motifs) semblent finir par être utilisées. Dans cette optique, votre groupe pense-t-il que nous devrions fabriquer des armes pour protéger la Terre des impacts d'astéroïdes ou de comètes ? Pouvons-nous nous permettre de ne pas les construire ? Comment pouvons-nous nous prémunir contre ces collisions ?
    5. Y a-t-il des preuves du changement climatique dans votre région au cours du siècle dernier ? Comment distingueriez-vous un véritable changement climatique des variations climatiques aléatoires qui se produisent d'une année à l'autre ?

    Questions de révision

    1. Quelle est la couche intérieure la plus épaisse de la Terre ? Le plus fin ?
    2. De quoi sont faits le noyau et le manteau de la Terre ? Expliquez comment nous le savons.
    3. Décrivez les différences entre les roches primitives, ignées, sédimentaires et métamorphiques, et reliez ces différences à leurs origines.
    4. Expliquez brièvement comment se produisent les phénomènes suivants sur Terre, en reliant vos réponses à la théorie de la tectonique des plaques
      1. tremblements de terre
      2. dérive continentale
      3. bâtiment de montagne
      4. éruptions volcaniques
      5. création de la chaîne d'îles hawaïennes
    5. Quelle est la source du champ magnétique de la Terre ?
    6. Pourquoi la forme de la magnétosphère n'est-elle pas sphérique comme celle de la Terre ?
    7. Bien qu'il n'ait pas présenté de mécanisme, quels étaient les points clés de la proposition d'Alfred Wegener concernant le concept de dérive des continents ?
    8. Énumérez les interactions possibles entre les plaques crustales de la Terre qui peuvent se produire à leurs limites.
    9. Énumérez, par ordre décroissant d'altitude, les principales couches de l'atmosphère de la Terre.
    10. Dans quelle couche atmosphérique se forment presque tous les nuages à base d'eau ?
    11. Quel est, de loin, le composant le plus abondant de l'atmosphère de la Terre ?
    12. Dans quel domaine du vivant trouvez-vous l'humanité ?
    13. Décrivez trois façons dont la présence de vie a influé sur la composition de l'atmosphère de la Terre.
    14. Décrivez brièvement l'effet de serre.
    15. Comment les impacts des comètes et des astéroïdes influencent-ils la géologie de la Terre, son atmosphère et l'évolution de la vie ?
    16. Pourquoi y a-t-il autant de cratères d'impact sur notre monde voisin, la Lune, et si peu sur Terre ?
    17. Décrivez certains des changements anthropiques du climat de la Terre et leur impact potentiel sur la vie.

    Questions de réflexion

    1. Si vous vouliez vivre dans un endroit où les risques d'un tremblement de terre destructeur étaient faibles, choisiriez-vous un endroit près d'une zone de faille, près d'une crête océanique, près d'une zone de subduction ou sur une île volcanique telle qu'Hawaï ? Quels sont les risques relatifs de séismes à chacun de ces sites ?
    2. Quel type d'objet causerait le plus de dégâts s'il heurtait une zone urbaine : un petit objet métallique ou un gros objet pierreux ou glacé ?
    3. Si toute vie était détruite sur Terre par un impact important, une nouvelle vie finirait-elle par se former pour la remplacer ? Expliquez comment les conditions devraient changer pour que la vie recommence sur notre planète.
    4. Pourquoi la diminution de l'ozone de la Terre est-elle nocive pour la vie ?
    5. Pourquoi sommes-nous préoccupés par l'augmentation du CO 2 et d'autres gaz à l'origine de l'effet de serre dans l'atmosphère de la Terre ? Quelles mesures pouvons-nous prendre à l'avenir pour réduire les niveaux de CO2 dans l'atmosphère ? Quels sont les facteurs qui vous empêchent de prendre les mesures que vous suggérez ? (Vous pouvez inclure des facteurs technologiques, économiques et politiques dans votre réponse.)
    6. Pensez-vous que les scientifiques devraient élaborer des plans pour défendre la Terre contre de futurs impacts d'astéroïdes ? Est-il juste d'intervenir dans le même processus évolutif qui a rendu possible le développement des mammifères (y compris nous) après le grand impact d'il y a 65 millions d'années ?

    Se débrouiller par vous-même

    1. L'Europe et l'Amérique du Nord s'éloignent d'environ 5 mètres par siècle. À mesure que les continents se séparent, un nouveau fond océanique se crée le long du Rift médio-atlantique. Si la faille a une longueur de 5 000 km, quelle est la superficie totale du nouveau fond océanique créé dans l'Atlantique chaque siècle ? (N'oubliez pas que 1 km = 1 000 m.)
    2. Sur l'ensemble de la Terre, il existe 60 000 km de zones de rift actives, avec des taux de séparation moyens de 5 m/siècle. Quelle superficie de nouvelle croûte océanique est créée chaque année sur l'ensemble de la planète ? (Cette superficie est approximativement égale à la quantité de croûte océanique subductée puisque la superficie totale des océans reste à peu près la même.)
    3. À l'aide des informations de l'exercice précédent, vous pouvez calculer l'âge moyen du fond de l'océan. Déterminez d'abord la superficie totale du fond de l'océan (égale à environ 60 % de la surface de la Terre). Comparez ensuite cela avec la zone créée (ou détruite) chaque année. La durée de vie moyenne est le rapport entre ces chiffres : la superficie totale de la croûte océanique par rapport à la quantité créée (ou détruite) chaque année.
    4. Quel est le volume de nouveau basalte océanique ajouté à la croûte terrestre chaque année ? Supposons que l'épaisseur de la nouvelle croûte soit de 5 km, qu'il y ait 60 000 km de failles et que la vitesse moyenne du mouvement des plaques soit de 4 cm/an. Quelle fraction du volume total de la Terre représente cet ajout annuel de nouveaux matériaux ?
    5. Supposons qu'un impact majeur provoquant une extinction massive se produise sur Terre une fois tous les 5 millions d'années. Supposons en outre que si un tel événement se produisait aujourd'hui, vous et la plupart des autres humains seriez tués (ce serait vrai même si l'espèce humaine dans son ensemble survivait). Ces événements d'impact sont aléatoires et peuvent se produire à tout moment. Calculez la probabilité qu'un tel impact se produise dans les 50 prochaines années (au cours de votre vie).
    6. Comment les risques de décès dus à l'impact d'un astéroïde ou d'une comète se comparent-ils à d'autres risques qui nous préoccupent, tels que la mort dans un accident de voiture, une maladie cardiaque ou une autre cause naturelle ? (Conseil : pour connaître le risque annuel, rendez-vous à la bibliothèque ou sur Internet et recherchez le nombre annuel de décès dus à une cause particulière dans un pays donné, puis divisez par la population de ce pays.)
    7. Quelle fraction du volume de la Terre est occupée par le noyau ?
    8. Quel pourcentage environ du rayon de la Terre est représenté par la croûte ?
    9. Quel est le taux de dérive de la plaque du Pacifique au-dessus du point chaud hawaïen ?
    10. Quel est le pourcentage d'augmentation du CO 2 atmosphérique au cours des 20 dernières années ?
    11. Estimez la masse de l'objet qui a formé le cratère des météores en Arizona.