LaTerre est la troisièmeplanète par ordre d'éloignement auSoleil et la cinquième plus grande duSystème solaire aussi bien par lamasse que par le diamètre. Par ailleurs, elle est le seulobjet céleste connu pour abriter lavie. Elle orbiteautour du Soleil en365,256 jours solaires — uneannée sidérale — et réalise une rotation sur elle-même relativement au Soleil en unjour sidéral (environ23 h 56 min 4 s), soit un peu moins que sonjour solaire de24 heures du fait de ce déplacement autour du Soleil[a]. L'axe de rotation de la Terre possède uneinclinaison d'environ 23°, ce qui cause l'apparition dessaisons.
L'âge de la Terre est aujourd'hui estimé à4,54 milliards d'années[1]. L'histoire de la Terre est divisée en quatre grands intervalles de temps, ditséons, dont la frise est donnée ci-dessous (en millions d'années)[2] :
L'Hadéen débute il y a4,54milliards d'années (Ga), lorsque la Terre se forme en même temps que les autres planètes à partir d'unenébuleuse solaire — une masse de poussières et de gaz en forme de disque, détachée du Soleil en formation[1],[3],[4].
La formation de la Terre par accrétion se termine en moins de20 millions d'années[5]. Initialement enfusion, la couche externe de la Terre se refroidit pour former une croûte solide lorsque l'eau commence à s'accumuler dans l'atmosphère, aboutissant aux premières pluies et auxpremiers océans. LaLune se forme peu de temps après, il y a4,53 milliards d'années[6]. Le consensus concernant laformation de la Lune est l'hypothèse de l'impact géant, selon laquelle unimpacteur communément appeléThéia, de la taille deMars et de masse environ égale au dixième de la masse terrestre[7], serait entré en collision avec la Terre[8],[9]. Dans ce modèle, une partie de cet objet se serait agglomérée avec la Terre tandis qu'une autre partie, mêlée avec environ 10 % de la masse totale de la Terre, aurait été éjectée dans l'espace puis se serait agglomérée pour former la Lune[8].
Deux principaux modèles sont proposés pour expliquer la vitesse de croissance continentale[17] : une croissance constante jusqu'à nos jours[18] et une croissance rapide au début de l'histoire de la Terre[19]. Le consensus est que la deuxième hypothèse est la plus probable avec une formation rapide de la croûte continentale[20] suivie par de faibles variations de la surface globale des continents[21],[22],[23]. Sur uneéchelle de temps de plusieurs centaines de millions d'années, les continents ousupercontinents se forment ainsi puis se divisent[22].
L'Archéen débute il y a environ4 milliards d'années (Ga) et est l'éon marqué par les premières traces devie. En effet, il est supposé qu'une activité chimique intense dans un milieu hautement énergétique a alors permis de produire unemolécule capable de se reproduire[2]. La vie elle-même serait apparue entre 200 et500 millions d'années plus tard[24], avant environ −3,5 Ga, point de départ de l'évolution de labiosphère[25],[26]. Par ailleurs, la date d'apparition dudernier ancêtre commun universel est estimée entre −3,5 et −3,8 Ga[24].
De -750 à-580 millions d'années, pendant leNéoprotérozoïque, la Terre aurait connu une ou plusieurs séries de glaciations globales qui auraient couvert la planète d'une couche de glace. Cette hypothèse est nomméesnowball Earth (« Terre boule de neige »), et est d'un intérêt particulier parce qu'elle précède directement l'explosion cambrienne et pourrait avoir déclenché l'évolution de la vie multicellulaire[44],[45].
Par ailleurs, le plus vieux dessupercontinents connus,Rodinia, commence à se disloquer il y a environ750 millions d'années[46]. Les continents entre lesquels il s'est divisé se recombinent plus tard pour formerPannotia, il y a 650 à540 millions d'années[47],[48].
LePhanérozoïque est marqué par l'apparition des premiers animaux à coquille. Il débute il y a 541 ± 0,1 millions années et s'étend jusqu'à nos jours[49]. Son commencement coïncide avec l'explosion cambrienne, l'apparition rapide de la plupart des grandsembranchements actuels demétazoaires (animaux pluricellulaires)[50],[51].
Le dernier supercontinent, laPangée, se forme il y a approximativement335 millions d'années puis commence à se disloquer il y a175 millions d'années[52].
Le schéma actuel depériodes glaciaire s'établit au cours duPléistocène il y a environ 2,6 Ma[62]. Depuis, les régions delatitudes hautes connaissent des cycles de glaciation d'environ 80 000 ans, la dernière s'étant achevée il y a environ 10 000 ans[63].
Le futur de la Terre est très lié à celui duSoleil. Du fait de l'accumulation d'hélium dans le cœur de l'étoile, saluminosité solaire augmente lentement à l'échelle des temps géologiques. Ainsi, laluminosité va croître de 10 % au cours des1,1 milliard années à venir et de 40 % sur les prochaines3,5 milliards d'années[64]. Lesmodèles climatiques indiquent que l'accroissement des radiations atteignant la Terre aura probablement des conséquences dramatiques sur la pérennité de son climat « terrestre », notamment la disparition des océans[65].
La Terre devrait cependant rester habitable pendant encore plus de500 millions d'années[66], cette durée pouvant passer à2,3 milliards d'années si lapression atmosphérique diminue en retirant une partie de l'azote de l'atmosphère[67]. L'augmentation de la température terrestre va accélérer lecycle du carbone inorganique, réduisant sa concentration à des niveaux qui pourraient devenir trop faibles pour les plantes (10ppm pour laphotosynthèse du C4) dans environ 500 à900 millions d'années[66]. La réduction de lavégétation entraînera la diminution de la quantité d'oxygène dans l'atmosphère, ce qui provoquera la disparition progressive de la plupart des formes de vie animales[68]. Ensuite, la température moyenne de la Terre augmentera plus vite en raison de l'emballement de l'effet de serre par la vapeur d'eau. Dans 1 à 1,7 Ga, la température sera si élevée que les océans s'évaporeront, précipitant le climat de la Terre dans celui de typevénusien, et faisant disparaître toute forme simple de vie à la surface de la Terre[68],[69].
Vue d'artiste de la Terre lorsque le Soleil sera unegéante rouge.
Même si le Soleil était éternel et stable, le refroidissement interne de la Terre entraînerait la baisse du niveau de CO2 du fait d'une réduction duvolcanisme[70] et 35 % de l'eau des océans descendrait dans lemanteau du fait de la baisse des échanges au niveau des dorsales océaniques[71].
« Fin »
Dans le cadre de sonévolution, le Soleil deviendra unegéante rouge dans plus de5 milliards d'années. Les modèles prédisent qu'il gonflera jusqu'à atteindre environ250 fois sonrayon actuel[64],[72].
Le destin de la Terre est moins clair. En tant que géante rouge, le Soleil devrait perdre environ 30 % de sa masse[72]. Ainsi, sans prendre en compte les effets de marée, la Terre se déplacerait sur une orbite à1,7au (environ250 millions de kilomètres) du Soleil[64] lorsque celui-ci atteindra son rayon maximal de 1,2 au (environ180 millions de kilomètres)[72]. Dans ce modèle, la planète ne devrait donc pas être engloutie par les couches externes du Soleil même si l'atmosphère restante finira par être« soufflée » dans l'espace, et lacroûte terrestre finira par fondre pour se transformer en un océan de lave, lorsque la luminosité solaire atteindra environ 5 000 fois son niveau actuel[64]. Cependant, une simulation de 2008 indique que l'orbite terrestre va se modifier du fait des effets de marées et poussera en réalité la Terre à entrer dans l'atmosphère du Soleil où elle sera absorbée et vaporisée — tout commeMercure etVénus, mais pasMars[72],[73].
Lamasse de la Terre est déterminée en divisant leparamètre gravitationnel standard= GM — aussi appelé, dans le cas de la Terre, constante gravitationnelle géocentrique — par laconstante de gravitationG. De fait, laprécision de sa mesure est donc limitée par celle deG, le produitGM pouvant être déduit pour un corps disposant de satellites avec grande précision grâce à des mesures d'accélération gravitationnelleGM/d2 (oùd la distance planète-satellite)[95],[96]. Parmi les expériences célèbres pour la mesure de cette masse, on compte notamment l'expérience de Cavendish[97],[98] — à l'aide d'unpendule de torsion pour déterminer G — et des méthodes liées au calcul de ladensité de la Terre[99].
La surface externe de la Terre est divisée en plusieurs segments rigides — appelésplaques tectoniques — qui migrent de quelques centimètres par an et connaissent ainsi des déplacements majeurs sur la surface de la planète à l'échelle géologique. Environ 71 % de la surface est couverte d'océans d'eau salée, les 29 % restants étant descontinents et desîles[109]. L'eau liquide, nécessaire à la vie telle que nous la connaissons, est très abondante sur Terre, et aucune autre planète n'a encore été découverte avec de telles étendues d'eau liquide (lacs,mers, océans) à sa surface[110].
La Terre est principalement composée defer (32,1 %[c]), d'oxygène (30,1 %), desilicium (15,1 %), demagnésium (13,9 %), desoufre (2,9 %), denickel (1,8 %), decalcium (1,5 %) et d'aluminium (1,4 %), le reste (1,2 %) consistant en des traces d'autres éléments[112]. Les éléments les plus denses ayant tendance à se concentrer au centre de la Terre (phénomène dedifférenciation planétaire), il est estimé que le cœur de la Terre est composé majoritairement defer (88,8 %), avec une plus petite quantité denickel (5,8 %), desoufre (4,5 %) et moins de 1 % d'autres éléments[113].
L'intérieur de la Terre, comme celui des autres planètes telluriques, est stratifié, c'est-à-dire organisé en couches concentriques superposées, ayant des densités croissantes avec la profondeur. Ces diverses couches se distinguent par leur naturepétrologique (contrastes chimiques et minéralogiques) et leurs propriétés physiques (changements d'état physique, propriétésrhéologiques)[116].
La couche extérieure de la Terre solide, fine à très fine relativement aurayon terrestre, s'appelle lacroûte[116] ; elle est solide, et chimiquement distincte dumanteau, solide, sur lequel elle repose ; sous l'effet combiné de la pression et de la température, avec la profondeur, le manteau passe d'un état solide fragile (cassant, sismogène, « lithosphérique ») à un état solide ductile (plastique, « asthénosphérique », et donc caractérisé par uneviscosité plus faible, quoique encore extrêmement élevée)[117]. La surface de contact entre la croûte et le manteau est appelée leMoho ; il se visualise très bien par les méthodes sismiques du fait du fort contraste de vitesse des ondes sismiques, entre les deux côtés[116]. L'épaisseur de la croûte varie de6 kilomètres sous les océans jusqu'à plus de50 kilomètres en moyenne sous les continents[117].
La croûte et la partie supérieure froide et rigide dumanteau supérieur sont appeléslithosphère ; leur comportement horizontalement rigide à l'échelle du million à la dizaine de millions d'années est à l'origine de latectonique des plaques[116]. L'asthénosphère se trouve sous la lithosphère et est une couche convective, relativement moins visqueuse sur laquelle la lithosphère se déplace en « plaques minces ». Des changements importants dans la structure cristallographique des divers minéraux du manteau, qui sont des changements de phase au sens thermodynamique, vers respectivement les profondeurs de410 kilomètres et de670 kilomètres sous la surface, encadrent une zone dite de transition, définie initialement sur la base des premières images sismologiques[117]. On appelle manteau supérieur la couche qui va du Moho à la transition de phase vers670 kilomètres de profondeur, la transition à410 kilomètres de profondeur étant reconnue pour ne pas avoir une importance majeure sur le processus deconvection mantellique, au contraire de l'autre. Par conséquent, on appelle manteau inférieur la zone comprise entre cette transition de phase à670 kilomètres de profondeur et la limite noyau-manteau[117].
Sous le manteau inférieur, lenoyau terrestre, composé d'environ 88 % de fer, constitue une entité chimiquement originale de tout ce qui est au-dessus, à savoir la Terresilicatée. Ce noyau est lui-même stratifié en unnoyau externe liquide et très peu visqueux (viscosité de l'ordre de celle d'une huile moteur à20 °C), qui entoure unnoyau interne solide, également appelégraine[118]. Cette graine résulte de la cristallisation du noyau du fait du refroidissement séculaire de la Terre. Cette cristallisation, par lachaleur latente qu'elle libère, est source d'une convection du noyau externe, laquelle est la source du champ magnétique terrestre[119]. L'absence d'un tel champ magnétique sur les autres planètes telluriques laisse penser que leurs noyaux métalliques, dont les présences sont nécessaires pour expliquer les données astronomiques de densité et de moment d'inertie, sont totalement cristallisés. Selon une interprétation encore débattue de données sismologiques, lenoyau interne terrestre semblerait tourner à unevitesse angulaire légèrement supérieure à celle du reste de la planète, avançant relativement de 0,1 à 0,5° par an[120].
Évolution de la puissance thermique radiogénique au cours du temps dans les couches internes de la Terre.
Lachaleur interne de la Terre est issue d'une combinaison de l'énergie résiduelle issue de l'accrétion planétaire (environ 20 %) et de lachaleur produite par les élémentsradioactifs (80 %)[121]. Les principaux isotopes producteurs de chaleur de la Terre sont lepotassium 40, l'uranium 238, l'uranium 235 et lethorium 232[122]. Au centre de la planète, la température pourrait atteindre6 726,85 °C et la pression serait de360GPa[123]. Comme la plus grande partie de la chaleur est issue de la désintégration des éléments radioactifs, les scientifiques considèrent qu'au début de l'histoire de la Terre, avant que les isotopes à courte durée de vie ne se soient désintégrés, la production de chaleur de la Terre aurait été bien plus importante. Cette production supplémentaire, deux fois plus importante il y a trois milliards d'années qu'aujourd'hui[121], aurait accru lesgradients de températures dans la Terre et donc le rythme de laconvection mantellique et de latectonique des plaques[124]. Cela aurait permis la formation deroches ignées comme leskomatiites, qui ne sont plus formées aujourd'hui[124].
Principaux isotopes producteurs de chaleur actuels[121]
Les plaques tectoniques sont des segments rigides de lithosphère qui se déplacent les uns par rapport aux autres. Les relations cinématiques qui existent aux frontières des plaques peuvent être regroupées en trois domaines : des domaines deconvergence où deux plaques se rencontrent, dedivergence où deux plaques se séparent et des domaines detranscurrence où les plaques se déplacent latéralement les unes par rapport aux autres. Lestremblements de terre, l'activité volcanique, laformation des montagnes et desfosses océaniques sont plus fréquents le long de ces frontières[130]. Le mouvement des plaques tectoniques est lié aux mouvements de convection ayant lieu dans le manteau terrestre[131].
Lorsque la densité de la lithosphère dépasse celle de l'asthénosphère sous-jacente, la première plonge dans le manteau, formant une zone desubduction. Au même moment, la remontéeadiabatique du manteau asthénosphérique amène à lafusion partielle despéridotites, ce qui forme dumagma au niveau des frontières divergentes et crée desdorsales. La combinaison de ces processus permet un recyclage continuel de lalithosphère océanique qui retourne dans le manteau. Par conséquent, la plus grande partie duplancher océanique est âgée de moins de100 millions d'années. La plus ancienne croûte océanique est localisée dans l'ouest duPacifique et a un âge estimé de200 millions d'années[132],[133]. Par comparaison, les éléments les plus anciens de lacroûte continentale sont âgés de 4 030 millions d'années[134].
Lalithosphère continentale est composée de matériaux de faible densité comme lesroches ignées :granite etandésite[144]. Lebasalte est moins fréquent et cette roche volcanique dense est le principal constituant du plancher océanique[144]. Lesroches sédimentaires se forment par l'accumulation de sédiments qui se compactent. Environ 75 % des surfaces continentales sont recouvertes de roches sédimentaires même si elles ne représentent que 5 % de la croûte[145]. Le troisième type de roche rencontré sur Terre est laroche métamorphique, créée par la transformation d'autres types de roche en présence de hautes pressions, de hautes températures ou les deux. Parmi lessilicates les plus abondants de la surface terrestre, on peut citer lequartz, lefeldspath, l'amphibole, lemica, lepyroxène et l'olivine[146]. Les carbonates courants sont lacalcite (composant ducalcaire) et ladolomite[147]. Lapédosphère est la couche la plus externe de la Terre. Elle est composée desol et est sujette auprocessus de formation du sol. Elle se trouve à la rencontre de lalithosphère, de l'atmosphère, de l'hydrosphère et de labiosphère[148].
L'altitude de la surface terrestre de la Terre varie de-418 mètres au niveau des rives de lamer Morte à 8 849 mètres au sommet de l'Everest[149]. L'altitude moyenne des terres émergées est de840 mètres[150],[151].
Histogramme rétro-cumulé d'élévation de la Terre, aussi appelécourbe hypsométrique terrestre.
L'abondance de l'eau sur la surface de la Terre est une caractéristique unique qui distingue la« planète bleue » des autres planètes duSystème solaire[152]. L'hydrosphère terrestre est principalement composée par les océans, mais techniquement elle inclut également les mers, les lacs, les rivières et les eaux souterraines[153]. LaChallenger Deep de lafosse des Mariannes dans l'océan Pacifique est le lieu immergé le plus profond avec une profondeur de 10 911 mètres[g],[154].
Lasalinité moyenne des océans est d'environ35 grammes desel par kilogramme d'eau de mer (35‰)[153],[157]. La plupart de ce sel a été libéré par l'activité volcanique ou par l'érosion desroches ignées[158]. Les océans sont également un important réservoir de gaz atmosphériques dissous qui sont essentiels à la survie de nombreuses formes de vie aquatiques[159].
L'eau de mer a une grande influence sur le climat mondial du fait de l'énorme réservoir de chaleur que constituent les océans[160]. Par ailleurs, des changements dans les températures océaniques peuvent entraîner desphénomènes météorologiques très importants commeEl Niño[161].
La Terre est entourée d'une enveloppe gazeuse qu'elle retient par attractiongravitationnelle : l'atmosphère. L'atmosphère de la Terre est intermédiaire entre celle, très épaisse, deVénus, et celle, très ténue, deMars[106]. Lapression atmosphérique auniveau de la mer est en moyenne de101 325Pa, soit1atm par définition[78]. L'atmosphère est constituée (en volume) de 78,08 % d'azote, de 20,95 % d'oxygène, de 0,9340 % d'argon et de 0,042 % ou 420 ppmv (ppm en volume) soit 0,0650 % ou 650 ppmm (ppm en masse) ([h])[162] dedioxyde de carbone, ainsi que de divers autres gaz dont de lavapeur d'eau[163]. La hauteur de latroposphère varie avec la latitude entre8 kilomètres aux pôles et17 kilomètres à l'équateur, avec quelques variations résultant de facteurs météorologiques et saisonniers[164].
Labiosphère de la Terre a fortement altéré son atmosphère. Laphotosynthèse à base d'oxygène apparue il y a plus de2,5 milliards d'années a contribué à former l'atmosphère actuelle, principalement composée dediazote et dedioxygène, pendant laGrande Oxydation[35],[36]. Ce changement a permis la prolifération d'organismes aérobies de même que la formation de la couche d'ozone bloquant les rayons ultraviolets émis par le Soleil[35]. L'atmosphère favorise également la vie en transportant la vapeur d'eau, en fournissant des gaz utiles, en faisant brûler les petitesmétéorites avant qu'elles ne frappent la surface et en modérant les températures[163]. Ce dernier phénomène est connu sous le nom d'effet de serre : des molécules présentes en faible quantité dans l'atmosphère bloquent la déperdition de chaleur dans l'espace et font ainsi augmenter la température globale. La vapeur d'eau, le dioxyde de carbone, le méthane et l'ozone sont les principauxgaz à effet de serre de l'atmosphère terrestre[163],[165]. Sans cette conservation de la chaleur, la température moyenne sur Terre serait de−18 °C par rapport aux15 °C actuels[139].
L'atmosphère terrestre n'a pas de limite clairement définie, elle disparaît lentement dans l'espace. Les trois quarts de la masse de l'air entourant la Terre sont concentrés dans les premiers11 kilomètres de l'atmosphère[163]. Cette couche la plus inférieure est appelée latroposphère. L'énergie du Soleil chauffe cette couche et la surface en dessous, ce qui entraîne une expansion du volume atmosphérique par dilatation de l'air, ce qui a pour effet de réduire sa densité et ce qui l’amène à s'élever et à être remplacé par de l'air plus dense, car plus froid. Lacirculation atmosphérique qui en résulte est un acteur déterminant dans le climat et la météorologie du fait de la redistribution de la chaleur entre les différentes couches d'air qu'elle implique[166].
Les principales bandes de circulations sont lesalizés dans la région équatoriale à moins de 30° et lesvents d'ouest dans les latitudes intermédiaires entre 30° et 60°[166],[167]. Les courants océaniques sont également importants dans la détermination du climat, en particulier lacirculation thermohaline qui distribue l'énergie thermique des régions équatoriales vers les régions polaires[168].
La vapeur d'eau générée par l'évaporation de surface est transportée par les mouvements atmosphériques. Lorsque les conditions atmosphériques permettent une élévation de l'air chaud et humide, cette eau se condense et retombe sur la surface sous forme deprécipitations[169]. La plupart de l'eau est ensuite transportée vers les altitudes inférieures par les réseaux fluviaux et retourne dans les océans ou dans les lacs. Cecycle de l'eau est un mécanisme vital au soutien de la vie sur Terre et joue un rôle primordial dans l'érosion des reliefs terrestres[170]. La distribution des précipitations est très variée en fonction de la région considérée, de plusieurs mètres à moins d'un millimètre par an[171],[172]. La circulation atmosphérique, les caractéristiques topologiques et les gradients de températures déterminent les précipitations moyennes sur une région donnée[173].
La quantité d'énergie solaire atteignant la Terre diminue avec la hausse de la latitude. Aux latitudes les plus élevées, les rayons solaires atteignent la surface suivant un angle plus faible et doivent traverser une plus grande colonne d'atmosphère[174]. Par conséquent, la température moyenne au niveau de la mer diminue d'environ0,4 °C à chaque degré de latitude en s'éloignant de l'équateur[175]. La Terre peut être divisée en ceintures latitudinaires de climat similaires selon laclassification des climats. En partant de l'équateur, celles-ci sont les zonestropicales (ou équatoriales), subtropicales,tempérées etpolaires[176]. Le climat peut également être basé sur les températures et les précipitations. Laclassification de Köppen (modifiée par Rudolph Geiger, étudiant deWladimir Peter Köppen) est la plus utilisée et définit cinq grands groupes (tropical humide,aride, tempéré,continental et polaire) qui peuvent être divisés en sous-groupes plus précis[167],[177].
Photographie montrant laLune à travers l'atmosphère terrestre (NASA).
Au-dessus de la troposphère, l'atmosphère est habituellement divisée en trois couches, lastratosphère, lamésosphère et lathermosphère[163]. Chaque couche possède ungradient thermique adiabatique différent définissant l'évolution de la température avec l'altitude[178]. Au-delà, l'exosphère se transforme enmagnétosphère, où le champ magnétique terrestre interagit avec levent solaire[179]. Lacouche d'ozone se trouve dans la stratosphère et bloque une partie desrayons ultraviolets, ce qui est primordial à la vie sur Terre[163]. Laligne de Kármán, définie comme se trouvant à100 kilomètres au-dessus de la surface terrestre, est la limite habituelle entre l'atmosphère et l'espace[180].
L'énergie thermique peut accroître la vitesse de certaines particules de la zone supérieure de l'atmosphère qui peuvent ainsi échapper à lagravité terrestre. Cela entraîne une lente, mais constante « fuite » de l'atmosphère dans l'espace appeléeéchappement atmosphérique[181]. Comme l'hydrogènenon lié a une faiblemasse moléculaire, il peut atteindre lavitesse de libération plus facilement et disparaît dans l'espace à un rythme plus élevé que celui des autres gaz[181],[182]. La fuite de l'hydrogène dans l'espace déplace la Terre d'un état initialementréducteur à un état oxydant. La photosynthèse fournit une source d'oxygène non lié, mais la perte d'agents réducteurs comme l'hydrogène est considérée comme une condition nécessaire à l'accumulation massive d'oxygène dans l'atmosphère[183]. Ainsi, la capacité de l'hydrogène à quitter l'atmosphère terrestre aurait pu influencer la nature de la vie qui s'est développée sur la planète[184].
Actuellement, la plus grande partie de l'hydrogène est convertie en eau avant qu'il ne s'échappe du fait de l'atmosphère riche en oxygène. Ainsi, l'hydrogène qui parvient à s'échapper provient en majorité de la destruction des molécules deméthane dans la haute atmosphère[185].
Schéma de la magnétosphère terrestre. Levent solaire progresse de la gauche vers la droite.Les pôles magnétiques et géographiques de la Terre ne sont pas alignés.
Lechamp magnétique terrestre a pour l'essentiel la forme d'undipôle magnétique avec ses pôles actuellement situés près des pôles géographiques de la planète, l'axe du dipôle magnétique faisant un angle de 11° avec l'axe de rotation de la Terre[186]. Son intensité à la surface terrestre varie de 0,24 à 0,66 Gauss (soit 0,24 × 10−5T à 0,66 × 10−5T)[78], les valeurs maximales se trouvant aux latitudes faibles[187]. Sonmoment magnétique global est de 7,94 × 1015T m3[78],[188].
Selon lathéorie de l'effet dynamo, le champ magnétique est généré par les mouvements de convection de matériaux conducteurs au sein dunoyau externe fondu[189]. Bien que le plus souvent plus ou moins alignés avec l'axe de rotation de la Terre, les pôles magnétiques se déplacent et changent irrégulièrement d'alignement du fait de perturbations de la stabilité dunoyau[187]. Cela entraîne desinversions du champ magnétique terrestre — lepôle Nord magnétique se déplace aupôle Sud géographique, et inversement — à intervalles très irréguliers, approximativement plusieurs fois par million d'années pour la période actuelle, leCénozoïque[190],[191]. La dernière inversion s'est produite il y a environ 780 000 ans[187],[192].
Le champ magnétique forme lamagnétosphère qui dévie les particules duvent solaire et de six à dix fois le rayon terrestre en direction du Soleil et jusqu'à soixante fois le rayon terrestre dans le sens inverse[193],[189]. La collision entre le champ magnétique et le vent solaire forme lesceintures de Van Allen, une paire de régionstoroïdales contenant un grand nombre de particules énergétiques ionisées[189]. Lorsque, à l'occasion d'arrivées deplasma solaire plus intenses que le vent solaire moyen, par exemple lors d'événements d'éjections de masse coronale vers la Terre, la déformation de la géométrie de la magnétosphère sous l'impact de ce flux solaire permet le processus dereconnexion magnétique. Une partie desélectrons de ceplasma solaire entre dans l'atmosphère terrestre en une ceinture autour aux pôles magnétiques : il se forme alors desaurores boréales[189],[194].
Mis à part lesmétéorites dans l'atmosphère et les satellites enorbite basse, le principal mouvement apparent des corps célestes dans le ciel terrestre est vers l'ouest à un rythme de15° par heure soit15′ par minute. Pour les corps proches de l'équateur céleste, cela est équivalent à un diamètre apparent de la Lune ou du Soleil toutes les deux minutes[201],[202].
La Terre orbite autour duSoleil à une distance moyenne d'environ150 millions de kilomètres — définissant ainsi l'unité astronomique — avec unepériode de révolution de 365,256 4 jours solaires — appeléeannée sidérale[78]. De la Terre, cela donne un mouvement apparent du Soleil vers l'est par rapport aux étoiles à un rythme d'environ 1°/j[203], ce qui correspond à un diamètre solaire ou lunaire toutes les12 heures[202]. Du fait de ce mouvement et de ce déplacement de 1°/jour, il faut en moyenne24 heures — jour solaire — à la Terre pour réaliser une rotation complète autour de son axe et que le Soleil revienne auplan méridien, soit environ4 minutes de plus que sonjour sidéral[202],[197]. La vitesse orbitale de la Terre est d'environ29,8km/s (107 000km/h)[78].
Représentation de laVoie lactée montrant l'emplacement du Soleil.
LaLune et la Terre tournent autour de leurbarycentre commun en27,32 jours relativement aux étoiles fixes[202]. En associant ce mouvement à celui du couple Terre-Lune autour du Soleil, on obtient que la période dumois synodique — soit d'unenouvelle lune à la nouvelle lune suivante — est de29,53 jours[202]. Vus depuis lepôle céleste nord, les mouvements de la Terre, de la Lune et de leurs rotations axiales sont tous dans lesens direct — le même que celui de la rotation du Soleil et que toutes les planètes hormisVénus etUranus[106]. Les plans orbitaux et axiaux ne sont pas précisément alignés, l'axe de la Terre estincliné de 23,44° par rapport à la perpendiculaire au plan orbital Terre-Soleil[78] et le plan orbital Terre-Lune est incliné de 5° par rapport au plan orbital Terre-Soleil[202]. Sans cette inclinaison, il y aurait une éclipse toutes les deux semaines environ, avec une alternance entreéclipses lunaires etsolaires[204],[205].
Lasphère de Hill, sphère d'influencegravitationnelle de la Terre, a un rayon d'environ 1 500 000 kilomètres ou0,01au[206],[j]. Il s'agit de la distance maximale jusqu'à laquelle l'influence gravitationnelle de la Terre est supérieure à celle du Soleil et des autres planètes. En conséquence, les objets orbitant autour de la Terre doivent rester dans cette sphère afin de ne pas être sortis de leur orbite du fait des perturbations dues à l'attraction gravitationnelle du Soleil. Cependant, il ne s'agit que d'une approximation et des simulations numériques ont montré que les orbites de satellites doivent être inférieures à environ la moitié voire le tiers de la sphère de Hill pour rester stables[207]. Pour la Terre, cela correspondrait donc à 500 000 kilomètres (à titre de comparaison, ledemi-grand axe Terre-Lune est d'environ 384 000 kilomètres)[202].
L'inclinaison axiale de la Terre par rapport à l'écliptique est d'exactement 23,4384024° — ou 23°26'18.249" — par convention[196],[209]. Du fait de l'inclinaison axiale de la Terre, la quantité derayonnement solaire atteignant tout point de la surface varie au cours de l'année. Cela a pour conséquence des changementssaisonniers dans le climat avec unété dans l'hémisphère nord lorsque lepôle Nord pointe vers le Soleil et l'hiver lorsque le même pôle pointe dans l'autre direction[196]. Durant l'été, les jours durent plus longtemps et le soleil monte plus haut dans le ciel. En hiver, le climat devient généralement plus froid et les jours raccourcissent[210]. La périodicité des saisons est donnée par uneannée tropique valant 365,242 2 jours solaires[211].
Au-delà ducercle arctique, le soleil ne se lève plus durant une partie de l'année — appeléenuit polaire — et, à l'inverse, ne se couche plus pendant une autre période de l'année — appeléejour polaire[212]. Ce phénomène apparaît également au-delà ducercle antarctique de façon réciproque[213].
Par convention astronomique, les quatre saisons sont déterminées par lessolstices — moments où la position apparente du Soleil vu de la Terre atteint son extrêmeméridional ouseptentrional par rapport au plan de l'équateur céleste, se traduisant par une durée de jour minimale ou maximale respectivement — et leséquinoxes — moment où la position apparente du Soleil est située sur l'équateur céleste, se traduisant par un jour et une nuit de durée égale[214]. Dans l'hémisphère nord, le solstice d'hiver a lieu vers le et celui d'été vers le, l'équinoxe de printemps a lieu vers le et l'équinoxe d'automne vers le. Dans l'hémisphère sud, les dates des solstices d'hiver et d'été et celles des équinoxes de printemps et d'automne sont inversées[215].
L'angle d'inclinaison de la Terre est relativement stable au cours du temps. Ainsi, à l'époque moderne, lepérihélie de la Terre a lieu début janvier et l'aphélie début juillet[216]. Cependant, ces dates évoluent au cours du temps du fait de la précession et d'autres facteurs orbitaux qui suivent un schéma cyclique connu sous le nom deparamètres de Milanković[217]. Ainsi, l'inclinaison entraîne lanutation, un balancement périodique ayant une période de18,6 années et l'orientation — et non l'angle — de l'axe de la Terre évolue et réalise un cycle de nutation complet en environ 25 800 années[217]. Cetteprécession des équinoxes est la cause de la différence de durée entre uneannée sidérale et uneannée tropique[217]. Ces deux mouvements sont causés par le couple qu'exercent les forces de marées de la Lune et du Soleil sur le bourrelet équatorial de la Terre. De plus, les pôles se déplacent périodiquement par rapport à la surface de la Terre selon un mouvement s'écoulant sur environ14 mois connu sous le nom d'oscillation de Chandler[218].
La Terre possède un uniquesatellite naturel permanent connu, laLune, située à environ 384 000 km de la Terre[202]. Relativement grand, son diamètre est environ le quart de celui de la Terre[202]. Au sein duSystème solaire, c'est l'un des plus grands satellites naturels (aprèsGanymède,Titan,Callisto etIo) et le plus grand d'une planète non gazeuse[221]. De plus, c'est la plus grande lune du Système solaire par rapport à la taille de sa planète (Charon est relativement plus grand par rapport à laplanète nainePluton)[221]. Elle est relativement proche de la taille de la planèteMercure (environ les trois quarts du diamètre de cette dernière)[202]. Les satellites naturels orbitant autour des autres planètes sont communément appelés« lunes » en référence à la Lune de la Terre.
L'attraction gravitationnelle entre la Terre et la Lune cause lesmarées sur Terre[222]. Le même effet a lieu sur la Lune, de sorte que sa période de rotation est identique au temps qu'il lui faut pour orbiter autour de la Terre, ce qui implique qu'elle présente toujoursla même face vers la Terre : on parle deverrouillage gravitationnel[223]. En orbitant autour de la Terre, différentes parties du côté visible de la Lune sont illuminées par le Soleil, causant lesphases lunaires[224].
À cause du couple des marées, la Lune s'éloigne de la Terre à un rythme d'environ38 millimètres par an, produisant aussi l'allongement du jour terrestre de23microsecondes par an[225]. Sur plusieurs millions d'années, l'effet cumulé de ces petites modifications produit d'importants changements. Ainsi, durant la période duDévonien, il y a approximativement410 millions d'années, il y avait ainsi400 jours dans une année, chaque jour durant21,8 heures[226].
La Lune pourrait avoir eu une influence dans le développement de la vie en régulant leclimat de la Terre[219]. Les observationspaléontologiques et lessimulations informatiques en mécanique planétaire montrent que l'inclinaison de l'axe de la Terre est stabilisée par les effets de marées avec la Lune[220]. Sans cette stabilisation contre lescouples appliqués par le Soleil et les planètes sur le renflement équatorial, il est supposé que l'axe de rotation aurait pu être très instable[219]. Cela aurait alors provoqué des changements chaotiques de son inclinaison au cours des temps géologiques et pour des échelles de durées supérieures à typiquement quelques dizaines de millions d'années, comme cela semble avoir été le cas pour Mars[227].
La Lune est aujourd'hui à une distance de la Terre telle que, vue depuis celle-ci, notre satellite a à peu près la mêmetaille apparente (taille angulaire) que leSoleil. Le diamètre angulaire (ouangle solide) des deux corps est quasiment identique car même si lediamètre du Soleil est400 fois plus important que celui de la Lune, celle-ci est400 fois plus rapprochée de la Terre que notre étoile[228]. C'est cela qui permet de voir sur Terre et à notreépoque géologique deséclipses solaires totales ou annulaires (en fonction des petites variations de distance Terre-Lune, liées à la très légère ellipticité de l'orbite sélène)[228],[229].
Le consensus actuel sur les origines de la Lune est en faveur de l'hypothèse de l'impact géant entre un planétoïde de la taille de Mars, appeléThéia, et la proto-Terre nouvellement formée[230]. Cette hypothèse explique, entre autres, le fait qu'il y ait peu defer sur la Lune et que la composition chimique de la croûte lunaire (notamment pour deséléments-trace ainsi qu'enisotopie pour l'oxygène) soit très similaire à celle de lacroûte terrestre[8].
Représentation à l'échelle de la Terre et de la Lune à leur distance moyenne l'une de l'autre (4 000 pixels pour 100 km).
Un second satellite naturel ?
Orbite de 2006 RH120 autour de la Terre en 2006.
Les modèles informatiques desastrophysiciens Mikael Granvik,Jérémie Vaubaillon et Robert Jedicke suggèrent que des « satellites temporaires » devraient être tout à fait communs et que« à tout instant, il devrait y avoir au moins un satellite naturel, possédant un diamètre d'un mètre, en orbite autour de la Terre »[trad 1],[231]. Ces objets resteraient en orbite durant en moyenne dix mois avant de revenir dans une orbite solaire[231].
« Il semblerait que les corps ayant voyagé à travers l'espace, probablement selon une orbite autour du Soleil et passant près de la Terre, auraient pu être capturés par celle-ci et être amenés à se déplacer autour d'elle comme un satellite[trad 2],[233]. »
Des exemples de tels objets sont connus. Par exemple, entre 2006 et 2007,2006 RH120 est effectivement temporairement en orbite autour de la Terre plutôt qu'autour du Soleil[234].
Satellites artificiels
La Station spatiale internationale au-dessus de lamer Caspienne, 2005.
Dans le système Soleil-Terre, la Terre possède un uniqueastéroïde troyen :2010 TK7[245]. Celui-ci oscille autour dupoint de Lagrange L4 du couple Terre-Soleil, 60° en avance par rapport à la Terre sur son orbite autour du Soleil[246].
En, l'existence desnuages de Kordylewski aux points L4 et L5 dusystème Terre-Lune est confirmée[247]. Ces grandes concentrations de poussière n'ont été détectées que tardivement du fait de leur faible luminosité[248].
Habitabilité
Ilpendam auxPays-Bas, où les habitations sont construites en tenant compte des cours d'eau existants.
Une planète qui peut abriter lavie est ditehabitable même si lavie n'y est pas présente, ou n'en est pas originaire. La Terre fournit de l'eau liquide, desenvironnements où lesmolécules organiques complexes peuvent s'assembler et interagir, et suffisamment d'une énergie dite « douce » pour maintenir, pendant une durée suffisamment longue, lemétabolisme des êtres vivants[249]. La distance séparant la Terre duSoleil la plaçant dans unezone habitable, de même que sonexcentricité orbitale, sa vitesse de rotation, l'inclinaison de son axe, son histoire géologique, son atmosphère restée non-agressive pour les molécules organiques malgré une très grande évolution de composition chimique, et son champ magnétique protecteur sont autant de paramètres favorables à l'apparition de la vie terrestre et aux conditions d'habitabilité à sa surface[250].
Parmi les 4 500exoplanètes découvertes jusqu’à présent, un certain nombre ont été jugées habitables, bien que ce terme soit quelque peu ambigu. Celui-ci ne désigne pas une planète où l’Homme pourrait atterrir et commencer à s’établir, mais d’un monde rocheux se trouvant dans la bonne région orbitale autour de son étoile, où la température se révèle suffisamment modérée pour que de l’eau liquide puisse exister à sa surface sans geler ou bouillir. Si la Terre remplit ces conditions, c’est également le cas deMars, qui est pourtant loin d’être aussi hospitalière que cette dernière. Parmi ces planètes découvertes, 24 pourraient être plus propices à la vie que la Terre, doncsuper-habitables. La Terre pourrait donc se trouver à la25e place au classement des planètes les plus habitables connues[251].
Cette dernière correspond à l'ensemble des organismes vivants et leurs milieux de vie et peut donc être décomposée en trois zones où la vie est présente sur Terre : lalithosphère, l'hydrosphère et l'atmosphère, celles-ci interagissant également entre elles[252]. L'apparition de la vie sur Terre est estimée à il y a au moins3,5 milliards d'années, point de départ de l'évolution de la biosphère[25],[26]. Par ailleurs, la date d'apparition dudernier ancêtre commun universel est estimée à une fourchette comprise entre 3,5 et3,8 milliards d'années[24]. Aussi, environ 99 % desespèces qui ont un jour vécu sur Terre sont maintenantéteintes[253],[254].
La biosphère est divisée en une quinzaine debiomes, habités par des groupes similaires deplantes et d'animaux. Ceux-ci sont un ensemble d'écosystèmes caractéristique d'une aire biogéographique et nommé à partir de la végétation et des espèces animales qui y prédominent et y sont adaptées. Ils sont principalement séparés par des différences delatitude, d'altitude ou d'humidité. Certains biomes terrestres se trouvant au-delà descercles Arctique etAntarctique (comme latoundra), enhaute altitude ou dans leszones très arides sont relativement dépourvus de vie animale et végétale tandis que labiodiversité est maximale dans lesforêts tropicales humides[255].
En 2019, l'utilisation des terres émergées — représentant 29 % de la surface de la planète, ou 149 millions de kilomètres carrés — est approximativement répartie ainsi[109] :
En 2019, un rapport de l'ONU avance que l’utilisation des ressources naturelles devrait augmenter de 110 % entre 2015 et 2060, avec pour conséquence une réduction de plus de 10 % des forêts et d'environ 20 % pour d'autres habitats comme les prairies[263].
En 2023, la Terre compte approximativement8 milliards d'habitants[270]. Les projections indiquent que lapopulation mondiale atteindra9,7 milliards d'habitants en 2050, la croissance devant se faire notamment dans lespays en développement[271]. Ainsi, la région de l'Afrique subsaharienne a letaux de natalité le plus élevé au monde[272]. Ladensité de population humaine varie considérablement autour du monde : environ 60 % de la population mondiale vit enAsie, notamment enChine et enInde — qui représentent à eux seuls 35 % de la population mondiale — contre moins de 1 % enOcéanie[272]. De plus, environ 56 % de la population mondiale vit dans des zones urbaines plutôt que rurales[272]. En 2018, d'après l'ONU, les trois plus grandesvilles du monde (ayant le statut demégapole) sontTokyo (37 millions d'habitants),Delhi (29 millions) etShanghai (26 millions)[273].
Environ un cinquième de la Terre est favorable à l'exploitation humaine. En effet, lesocéans représentent 71 % de la surface terrestre et, parmi les 29 % restants, 10 % sont recouverts deglaciers (notamment enAntarctique) et 19 % dedéserts ou de hautes montagnes[109]. 68 % des terres émergées sont dans l'hémisphère nord[274] et 90 % des humains y vivent[275]. L'implantation humaine permanente la plus au nord est àAlert sur l'île d'Ellesmere auCanada (82°28′N)[276] tandis que la plus au sud est laBase antarctique Amundsen-Scott enAntarctique (89°59'S)[277].
Le premier globe terrestre connu : le globe deCratès, réparti en cinq zones (environ 150 av. J.-C.).
La croyance en uneTerre plate a été réfutée par l'expérience dès l'Antiquité puis par la pratique grâce auxcircumnavigations au début de laRenaissance[290]. Le modèle d'une Terre sphérique s'est donc historiquement toujours imposé[290].
Son équivalente dans la mythologie romaine estTellus (ouTerra mater), déesse de lafertilité[314]. Le nom de la planète enfrançais dérive indirectement du nom de cette déesse, découlant dulatinterra signifiant leglobe terrestre[315],[316].
Quelques groupes religieux, souvent affiliés aux branchesfondamentalistes duprotestantisme et de l'islam[319], avancent que leurinterprétation des mythes de la création dans lestextes sacrés est lavérité et que celle-ci devrait être considérée comme l'égale des hypothèses scientifiques conventionnelles concernant la formation de la Terre et le développement de la vie, voire devrait les remplacer[320]. De telles affirmations sont rejetées par lacommunauté scientifique[321],[322] et par d'autres groupes religieux[323],[324],[325].
Symbolisme
Différentssymboles astronomiques sont et ont été utilisés pour représenter la Terre. Le plus usuel de façon contemporaine est (Unicode U+1F728), représentant un globe sectionné par l'équateur et unméridien[326] et, en conséquence, les « quatre coins du monde »[327] ou lespoints cardinaux[328]. On trouve aussi unorbe crucigère, ♁ (U+2641)[328],[329]. Plus anciennement, on retrouve également un globe sectionné uniquement par l'équateur, (U+1F714)[327],[330].
Néanmoins, leur utilisation est déconseillée par l'Union astronomique internationale qui leur privilégie des abréviations[331]. Seul le premier est commun, trouvé par exemple en M🜨 pour l'unité d'une masse terrestre.
La vision humaine concernant la Terre évolue notamment grâce aux débuts de l'astronautique et labiosphère est alors vue selon une perspective globale[313]. Cela est reflété dans le développement de l'écologie, qui s'inquiète de l'impact de l'humanité sur la planète[332].
Dès 1864,George Perkins Marsh écrit dansL'Homme et la Nature :« L’homme a trop longtemps oublié que la terre lui a été donnée pour qu’il en utilise le seul usufruit, non pour qu'il l'épuise, encore moins pour la gaspiller de manière éhontée »[333].
Le philosopheDominique Bourg, spécialiste de l'éthique dudéveloppement durable, évoque en 1993 la découverte de lafinitude écologique de la Terre dansLa nature en politique ou l'enjeu philosophique de l'écologie[337]. Estimant que cette finitude est suffisamment connue et prouvée pour qu'il soit inutile de l'illustrer, il souligne qu'elle a entraîné dans nosreprésentations un changement radical de la relation entre l'universel et le singulier. Alors que leparadigme moderne classique postulait que l'universel commandait le singulier, et le général le particulier, on ne peut pas y réduire la relation entre le planétaire et le local. Dans l'univers systémique de l'écologie, labiosphère (le planétaire) et lesbiotopes (le local) sont interdépendants. Cette interdépendance du local et du planétaire fait voler en éclats le principe moteur de lamodernité, qui tendait à abolir toute particularité locale au profit de principes généraux, ce en quoi le projet moderne estutopique selon lui[338],[339].
La preuve expérimentale du raccordement symbolique de l'écologie à la culture est fournie par les réactions des premiersastronautes qui, dans les années 1960, ont pu observer la planète en orbite ou depuis la Lune — et en ramener des photographies devenues iconiques telles queLa Bille bleue ouLever de Terre. Ces retours décrivant une Terre« belle, précieuse et fragile » — que l'Homme a donc ledevoir de protéger — eurent une influence sur la vision du monde de la population en général[337],[340],[341].
La finitude écologique de la Terre est une question devenue si prégnante que certains philosophes (Heidegger,Grondin, Schürch) ont pu parler d'une éthique de la finitude[342]. Par ailleurs, les concepts d'empreinte écologique et debiocapacité permettent d'appréhender les problèmes liés à cette finitude de la Terre[343],[344].
↑Le nombre de jours solaires dans une année est par conséquent inférieur de un au nombre dejours sidéraux, car le mouvement de rotation de la Terre autour du Soleil ajoute une révolution de la planète autour de son axe. Par un calcul approximatif,4 minutes de différence par jour font en effet au bout de365 jours :4 × 365 = 1 460 minutes, soit environ24 heures.
↑La rotation de Vénus étant rétrograde, l’inclinaison de son axe est supérieure à 90°. On pourrait dire que son axe est incliné de « -2,64° ».
↑Cette mesure fut effectuée par le navireKaikō en mars 1995 et est considérée comme la plus précise. Voir l'article surChallenger Deep pour plus de détails.
↑Pour la Terre, lerayon de Hill est, oùm est la masse de la Terre,a l'unité astronomique etM la masse du Soleil. Exprimé en unités astronomiques, le rayon vaut donc.
↑Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des sciences : pub. conformément à une décision de l'académie en date du 13 juillet 1835,(lire en ligne).
↑FabienGraveleau, « Interactions Tectonique, Erosion, Sédimentation dans les avant-pays de chaînes : Modélisation analogique et étude des piémonts de l'est du Tian Shan (Asie centrale) »,Thèse, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc,,p. 80-99(lire en ligne, consulté le).
↑AndréHufty,Introduction à la climatologie : le rayonnement et la température, l'atmosphère, l'eau, le climat et l'activité humaine, Presses Université Laval,, 542 p.(ISBN978-2-7637-7783-2,lire en ligne),p. 12.
« Le Syracusain Hicétas, à ce que dit Théophraste, croit que le soleil, le ciel, la lune, les étoiles, tous les corps célestes sont immobiles et que seule dans l’univers la terre se meut : elle tournerait avec la plus grande rapidité autour d’un axe de rotation et l’effet obtenu serait le même que si le ciel se mouvait, la terre demeurant immobile. »
Arnould, Jacques, 1961-,Chabreuil, Aline. etCentre national d'études spatiales (France),De l'espace pour la terre : l'oeil du satellite au service des hommes et de leur planète, Paris, Centre national d'études spatiales,, 159 p.(ISBN978-2-7491-0842-1 et2-7491-0842-X,OCLC288987002)
Amat, Jean-Paul (1949-....).,Gautier, Emmanuèle. etLe Coeur, Charles (1948-...).,Éléments de géographie physique : premier et second cycles universitaires, Rosny-sous-Bois, Bréal,, 464 p.(ISBN978-2-7495-3365-0 et2-7495-3365-1,OCLC900627116)
La version du 26 septembre 2020 de cet article a été reconnue comme « article de qualité », c'est-à-dire qu'elle répond à des critères de qualité concernant le style, la clarté, la pertinence, la citation des sources et l'illustration.
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