Fiche de révision : Atmosphère, hydrosphère et cycle du carbone

📋 Plan du Cours

1. Enveloppes fluides et solides terrestres
2. Formation de l’atmosphère primitive
3. Refroidissement et formation des océans
4. Cycle géologique du carbone
5. Photosynthèse et oxygénation
6. Couche d’ozone et protection
7. Effet de serre et activités humaines
8. Acidification des océans

📖 1. Enveloppes fluides et solides terrestres

🔑 Notions clés & Définitions

• Atmosphère : Enveloppe gazeuse constituée de l’ensemble des gaz retenus autour de la Terre par la gravité.
• Hydrosphère : Ensemble de l’eau présente à la surface de la Terre sous forme liquide, solide ou gazeuse.
• Biosphère : Ensemble des êtres vivants et des milieux dans lesquels ils vivent.
• Lithosphère : Enveloppe solide externe de la Terre constituée notamment de roches.

💡 Astuce mémo

A-H-B-L : atmosphère, hydrosphère, biosphère, lithosphère

📖 2. Formation de l’atmosphère primitive

📝 Points essentiels

• La Terre s’est formée il y a environ 4,6 milliards d’années.

• Le dégazage du manteau est la libération de gaz vers l’extérieur par l’activité volcanique intense de la Terre chaude, ce qui a formé l’atmosphère primitive.

• L’atmosphère primitive contenait principalement:

  • de la vapeur d’eau H₂O
  • du dioxyde de carbone CO₂
  • du diazote N₂
  • pratiquement pas de dioxygène O₂

💡 Astuce mémo

Dégazage volcanique → atmosphère primitive riche en H₂O et CO₂

📖 3. Refroidissement et formation des océans

📝 Points essentiels

• 🔄 La formation de l’hydrosphère suit cette chaîne:

  1. Refroidissement de la Terre
  2. Condensation de la vapeur d’eau
  3. Formation de l’eau liquide
  4. Accumulation à la surface
  5. Formation des premiers océans

• Dans l’atmosphère actuelle, le diazote représente environ 78 %, le dioxygène environ 21 % et le dioxyde de carbone environ 0,04 %.

💡 Astuce mémo

Refroidissement → condensation → eau liquide → océans

📖 4. Cycle géologique du carbone

★ À maîtriser

• Les principaux réservoirs de carbone sont: l’atmosphère avec le CO₂, l’hydrosphère avec le CO₂ dissous et les carbonates, la biosphère avec la matière organique, la lithosphère avec les calcaires, le charbon et le pétrole

• Le CO₂ atmosphérique peut se dissoudre dans les océans, participer à la formation de carbonates, puis être stocké durablement dans des roches carbonatées après sédimentation.

Compléments

• Les principaux flux de carbone sont:
  • photosynthèse
  • respiration
  • dissolution
  • diffusion entre atmosphère et océan
  • précipitation et sédimentation
  • fossilisation
  • combustion

💡 Astuce mémo

Le carbone circule entre quatre réservoirs reliés comme un circuit

📖 5. Photosynthèse et oxygénation

🔑 Notions clés & Définitions

• Photosynthèse : Processus par lequel des organismes utilisent du CO₂, de l’eau et de l’énergie lumineuse pour produire de la matière organique et du dioxygène.
• Oxydation : Réaction au cours de laquelle une substance réagit notamment avec le dioxygène ; dans ce chapitre, le fer forme alors des oxydes de fer.

📝 Points essentiels

📐 Formule - La photosynthèse s’écrit $6CO_2 + 6H_2O \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6O_2$ avec l’énergie lumineuse.

• Les cyanobactéries réalisent la photosynthèse et constituent une source importante de dioxygène atmosphérique.

• Il y a environ 2,4 milliards d’années, le dioxygène a commencé à s’accumuler fortement lors de la Grande Oxydation.

• Le dioxygène produit par les cyanobactéries a d’abord oxydé le fer dissous dans les océans, puis les oxydes de fer insolubles ont précipité et sédimenté avant que l’O₂ puisse s’accumuler dans l’atmosphère.

💡 Astuce mémo

Cyanobactéries → photosynthèse → O₂ → oxydation du fer → accumulation d’O₂

📖 6. Couche d’ozone et protection

🔑 Notions clés & Définitions

• Ozone : Molécule constituée de trois atomes d’oxygène, de formule O₃.

📝 Points essentiels

• Dans la haute atmosphère, les rayonnements ultraviolets transforment une partie du dioxygène en ozone, qui forme progressivement une couche dans la stratosphère.

• La couche d’ozone absorbe une grande partie des rayonnements ultraviolets dangereux du Soleil et protège ainsi les êtres vivants.

💡 Astuce mémo

O₂ + UV → O₃ → absorption des UV → protection de la vie

📖 7. Effet de serre et activités humaines

🔑 Notions clés & Définitions

• Gaz à effet de serre : Gaz capable d’absorber une partie du rayonnement infrarouge terrestre et de contribuer à l’effet de serre.

★ À maîtriser

• La combustion du charbon, du pétrole et du gaz naturel libère du carbone stocké depuis des millions d’années et augmente la quantité de CO₂ atmosphérique.

Compléments

• Les principaux gaz à effet de serre cités sont:
  • le CO₂
  • la vapeur d’eau H₂O
  • le méthane CH₄
  • le protoxyde d’azote N₂O

💡 Astuce mémo

Effet de serre naturel indispensable, renforcement anthropique problématique

📖 8. Acidification des océans

★ À maîtriser

📐 Formule - Le CO₂ dissous réagit avec l’eau selon la relation $CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3$, ce qui contribue à l’acidification des océans.

• L’augmentation du CO₂ dissous forme de l’acide carbonique, diminue le pH de l’eau et rend les structures calcaires plus difficiles à construire et plus susceptibles de se dissoudre.

Compléments

• Les mollusques, les coraux, certains planctons et d’autres organismes à coquilles ou squelettes calcaires peuvent être affectés par l’acidification des océans.

💡 Astuce mémo

CO₂ dissous → acide carbonique → baisse du pH → fragilisation des structures calcaires

📊 Tableaux de synthèse

Composition des atmosphères

Réservoirs du carbone