Fiche de révision : Système Terre et climats

📋 Plan du Cours

1. Les cinq sphères terrestres
2. Origine cosmique et éléments
3. Éons et ères géologiques
4. Formation de la Terre et apparition de la vie
5. Hominidés et Anthropocène
6. Mécanismes du climat terrestre
7. Carbone et cycles de Milankovitch
8. Évolution des températures terrestres

📖 1. Les cinq sphères terrestres

🔑 Notions clés & Définitions

• Lithosphère : Désigne les terres, la croûte terrestre, le manteau et le noyau.
• Aquasphère : Comprend les océans, les rivières et les fleuves.
• Atmosphère : Comprend l’air, les nuages et les gaz autour de la Terre.
• Cryosphère : Comprend les calottes polaires de l’Antarctique et du Groenland, la banquise arctique et antarctique, ainsi que les glaciers.
• Biosphère : Comprend la vie, la faune et la flore.

📖 2. Origine cosmique et éléments

★ À maîtriser

• Le Big Bang, daté d’environ 13 Ga dans le cours, marque la création de la matière et la formation de particules telles que les protons, les neutrons et les électrons.

• Dans les étoiles, la fusion nucléaire produit des éléments allant de l’hydrogène au fer ; les supernovae peuvent produire les éléments suivants jusqu’à l’uranium.

• Le système solaire se forme vers 4,5 Ga, lorsque la matière centrale forme le Soleil et que la matière périphérique s’agrège en planètes.

Compléments

• Un atome d’hydrogène comprend un proton et un électron, tandis qu’un atome d’hélium comprend deux protons, deux neutrons et deux électrons.

• Un atome est électriquement neutre parce qu’il possède autant de protons que d’électrons.

• Le système solaire comprend quatre planètes telluriques et quatre planètes gazeuses. :

  • Mercure
  • Vénus
  • Terre
  • Mars
  • Jupiter
  • Saturne
  • Uranus
  • Neptune

💡 Astuce mémo

Big Bang → étoiles → éléments → système solaire

📖 3. Éons et ères géologiques

★ À maîtriser

• Les quatre éons présentés après la formation de la Terre sont :

  • l’Hadéen (4,5–4,0 Ga)
  • l’Archéen (4,0–2,5 Ga)
  • le Protérozoïque (2,5 Ga–540 Ma)
  • le Phanérozoïque (540 Ma à aujourd’hui)

• Le Phanérozoïque est divisé dans le cours en quatre périodes :

  • Primaire (540–250 Ma)
  • Secondaire (250–65 Ma)
  • Tertiaire (65–3 Ma)
  • Quaternaire (3 Ma à aujourd’hui)

Compléments

• Le Primaire comprend :

  • le Cambrien
  • l’Ordovicien
  • le Silurien
  • le Dévonien
  • le Carbonifère
  • le Permien

• Le Secondaire comprend :

  • le Trias
  • le Jurassique
  • le Crétacé

• Le Quaternaire comprend le Pléistocène (3 Ma–12 ka) et l’Holocène (12 ka à aujourd’hui) ; le cours présente l’Anthropocène comme une période éventuelle dont la datation reste indéterminée.

📖 4. Formation de la Terre et apparition de la vie

★ À maîtriser

• Pendant l’Hadéen, la Terre, initialement très chaude, se différencie en noyau de fer et de nickel et en manteau ; la collision avec Théia est associée à la création de la Lune.

• La vie apparaît vers 3,8 Ga sous la forme d’archées et de bactéries, décrites comme des micro-organismes unicellulaires procaryotes et extrêmophiles.

📌 Le cours distingue les archées, à membrane cellulaire simple, des bactéries, à membrane cellulaire double.

Compléments

• Selon le cours, les océans se forment lorsque l’eau du manteau rejoint la surface et lorsque de l’eau est apportée par les météorites.

• À la fin de l’Archéen, des cyanobactéries émettent de l’oxygène dans l’atmosphère, qui est alors principalement composée de CO₂.

• Au Protérozoïque apparaissent les cellules eucaryotes dotées d’un noyau et les organismes multicellulaires, tandis que la vie reste principalement sous-marine.

💡 Astuce mémo

Les cyanobactéries émettent de l’oxygène → l’atmosphère s’oxygène

📖 5. Hominidés et Anthropocène

★ À maîtriser

• Le Pléistocène connaît une alternance d’ères glaciaires et interglaciaires, des calottes glaciaires de taille variable et des variations du niveau des océans allant de −120 m à +10 m par rapport à aujourd’hui.

• L’Holocène, commencé il y a 12 ka, est la période interglaciaire actuelle et s’accompagne d’une sédentarisation progressive liée notamment à l’agriculture et à l’écriture.

📌 Le cours propose plusieurs dates possibles pour le début de l’Anthropocène : 12 ka avec la sédentarisation et l’agriculture, 2 ka, 200 ans avec l’industrialisation, ou 1945 avec la bombe atomique et la technologie.

Compléments

• Au Pléistocène, les hominidés se dispersent depuis l’Afrique et les humains sont décrits comme des chasseurs-cueilleurs nomades.

• Le cours date Homo sapiens d’environ 300 ka et présente plusieurs estimations pour la découverte du feu : 1 Ma, 800 ka ou 500 ka.

💡 Astuce mémo

Holocène : période interglaciaire actuelle ; Anthropocène : période proposée, début débattu

📖 6. Mécanismes du climat terrestre

★ À maîtriser

• Le cours identifie comme facteurs du climat :

  • l’influence du Soleil
  • la chaleur interne de la Terre
  • les gaz à effet de serre
  • l’albédo
  • le cycle du carbone
  • le cycle de Milankovitch

• Le rayonnement solaire peut être réfléchi par l’atmosphère ou la surface terrestre, absorbé par l’atmosphère, la lithosphère ou les océans, puis réémis sous forme infrarouge ; une partie de cet infrarouge est captée par les gaz à effet de serre et reste dans le système terrestre.

• Selon le cours, la température moyenne serait de −18 °C sans effet de serre et de 15 °C avec effet de serre, soit environ 30° d’écart.

• La concentration de CO₂ atmosphérique indiquée pour aujourd’hui dans le cours est de 415 ppm, soit 0,0415 %.

Compléments

• Le cours cite parmi les gaz à effet de serre :

  • CO₂
  • CH₄
  • H₂O
  • N₂O

• Le cours indique une concentration de CO₂ d’environ 300 ppm en 1750, une hausse de 2 ppm entre 2020 et 2021 et une projection d’environ 600 ppm en 2100.

💡 Astuce mémo

Les gaz à effet de serre retiennent une partie de l’infrarouge → la Terre se réchauffe

📖 7. Carbone et cycles de Milankovitch

★ À maîtriser

• L’absorption du carbone par les océans se déroule sur plusieurs décennies ou siècles, tandis que son enfouissement dans les sols sous-marins et son absorption par altération des roches prennent environ 10 Ma.

📌 Le cours oppose l’émission de carbone volcanique, décrite comme lente, aux émissions humaines de CO₂, décrites comme rapides et annuelles depuis 200 ans.

• Le cours considère que le cycle du carbone est aujourd’hui déréglé, car l’absorption du carbone émis par les humains prend plusieurs siècles.

• L’excentricité de l’orbite terrestre varie de 0 à 0,06 selon un cycle d’environ 100 ka.

• L’obliquité terrestre varie entre 22° et 24,5° selon un cycle d’environ 41 ka, tandis que la précession de l’axe est quasi périodique sur environ 19 à 23 ka.

Compléments

• Le cycle biologique quotidien du carbone comprend la production de CO₂ par respiration et son absorption diurne par les plantes via la photosynthèse, suivie d’un rejet nocturne par les plantes.

📖 8. Évolution des températures terrestres

★ À maîtriser

• Au début du Tertiaire, vers 65 Ma, la concentration de CO₂ est donnée à 3000 ppm et la température à environ 10° au-dessus d’aujourd’hui ; la température a globalement baissé depuis cette période.

• Depuis le début de l’ère industrielle, il y a environ 200 ans, la température a augmenté de 1,2 à 1,5° selon le cours.

• Le cours compare une hausse actuelle de 100 ppm en 200 ans, soit 0,5 ppm par an, à une baisse de 3000 ppm en 60 millions d’années, soit 5 × 10⁻⁵ ppm par an, et estime le réchauffement actuel environ 10 000 fois plus rapide.

Compléments

• À l’échelle géologique, le cours décrit une alternance de périodes chaudes et de terres boule de neige, avec une stabilité globale liée notamment aux variations du CO₂ atmosphérique.

• Dans son estimation « as usual », le cours part de +1,5 °C en 2024 par rapport à 1750 et projette environ +2 °C en 2050, +2,5 °C en 2075 et +3 °C en 2100.