Quelles sont les particularités de la Terre au sein du système solaire qui font qu’elle semble être la seule planète habitable ?








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date de publication03.04.2018
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THEME 1 : LA TERRE DANS L’UNIVERS, LA VIE ET L’EVOLUTION DU VIVANT : UNE PLANETE HABITEE

CHAPITRE 1 : Les conditions de la vie, une particularité de la terre

Françoise BARET LPO St Rom Vienne

Prérequis :

  • En SVT :

6ème : Il existe des interactions entre les organismes vivants et les caractéristiques du milieu, par ex la présence d’un sol, d’eau, l’exposition, l’heure du jour.

4ème : la Terre est une planète active

3ème : Les roches sédimentaires, archives géologiques montrent que, depuis plus de 3Ga, des groupes d’organismes vivants sont apparus, se sont développés, ont régressé et ont pu disparaître.

  • En physique chimie :

5ème : L’eau est omniprésente de notre environnement notamment dans boissons et organismes vivant. L’eau existe sous trois états.(liquide gaz solide)

Sources de lumière : le soleil, les étoiles et les lampes sont des sources primaires ; la lune, les planètes, les objets éclairés sont des objets diffusants. Description simple des mouvements pour le système Soleil, Terre Lune.

4ème :l’air est un mélange d’O2 (environ 20% en volume) et de N2 ( environ 80% du volume).

3ème : notion de gravitation : présentation succincte du système solaire, attraction à distance exercée par : le soleil sur chaque planète ; une planète sur un objet proche d’elle ; un objet sur un autre objet du ait de leur masse.

Convergence avec le programme de physique chimie de seconde :

Pression d’un gaz ; pression dans un liquide.

L’univers : description de l’univers, La Terre, système solaire, galaxie, exoplanètes et systèmes planétaires extrasolaires.

Le système solaire : la gravitation universelle, l’interaction gravitationnelle entre deux corps. La pesanteur terrestre. Observation Terre et planètes.


Séance 1

Introduction :

« ce que je sais » bilan commun des connaissances du collège.= lister les objets connus du système solaire. Notion de biodiversité sur Terre. Présence d’eau liquide, continents, et atmosphère.

Rappel sur « la nuit des étoiles » => notion : il existe d’autres objets dans le système solaire.

Activité : Recherche sur internet de photos ou documents sur les autres planètes du système solaire à la recherche de trace de vie. Conclusion.
Problémes :

Quels sont les autres objets que l’on peut trouver dans le système solaire ?

Quelles sont les particularités de la Terre au sein du système solaire qui font qu’elle semble être la seule planète habitable ?

I Les différents objets présents dans le système solaire :
Activité 1 :
Notion construite :
Nous savons déjà que le système solaire est constitué d’objets tournant autour de son étoile le soleil. Ces objets sont les planètes : Mercure, Vénus, Terre et la Lune, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune.

Entre Mars et Jupiter se trouve la ceinture des astéroïdes constituée de milliards de blocs de tailles variables (dizaines de mètres à plusieurs km de diamètre).

La ceinture de Kuiper est un anneau qui s’étend de Neptune à l’extérieur du système solaire. Elle est constituée d’environ 70000 objets qui seraient à l’origine des comètes, de petite taille constituée de poussières et glace (ex : la comète de Halley). Pluton fait peut être partie de cette ceinture.

Le nuage d’Oort est une vaste zone de noyaux de comètes au-delà de la ceinture de Kuiper.


Séance 2

II particularités de la Terre au sein des autres planètes :


  1. Comparaison de la composition de la Terre et des autres planètes :


Activité 2 :

Notion construite :

La Terre est une planète rocheuse.

Les planètes du système solaire sont classées en deux catégories :

Les planètes constituées essentiellement de silicates et fer comme la Terre. Elles sont proches du soleil = planètes rocheuses (Mercure, Vénus, Terre, Mars)

Les planètes constituées essentiellement d’hydrogène et hélium. Elles sont éloignées du soleil = planètes gazeuses (Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune).

  1. Recherche d’eau liquide sur les autres planètes :

Doc.3 p.17 : tous les êtres vivants sont constitués d’au moins 60% d’eau , l’eau liquide est donc indispensable à la vie.
Activité 3 :
Séance 3 :

Activité 4 :
Notion construite :

L’énergie reçue par les planètes diminue avec l’éloignement au soleil. La température est plus élevée pour les planètes qui sont proches du soleil. L’état de l’eau dépend de la température mais aussi de la pression régnant à la surface des planètes. De l’eau sous forme gazeuse ou solide peut être présente sur d’autres planètes mais seule la Terre possède de l’eau liquide.


Séance 4

  1. Les particularités de l’atmosphère terrestre/

Activité 5 (non détaillée)

Recenser les planètes qui possèdent une atmosphère en incluant la lune.

Relier la présence d’atmosphère à la taille de la planète ( doc ;2 p.18 bordas)

Noter la composition de ces atmosphères.

Texte sur « La Journée mondiale de protection de la couche d'ozone célébrée le 16 septembre dernier »

Reprendre graphique des activités 3 et 4 (mise en relation énergie reçue par une planète et sa T°

Conclure sur les particularités de l’atmosphère terrestre.
Notion construite :

Seules les grosses planètes possèdent une atmosphère, car leur force d’attraction est suffisante pour conserver les gaz entourant la planète.

Mercure et la lune n’ont pas d’atmosphère, celle de Mars est ténue, Vénus et Terre en ont une épaisse. Seule celle de la Terre renferme du dioxygène (21%) et une faible quantité de CO2 (0,038%). Une couche d’ozone (O3) présente dans la haute atmosphère filtre les rayonnements UV b et c sur Terre. Ces rayonnements très énergétiques empêcheraient le maintien de la vie terrestre.


II la recherche de vie ailleurs dans l’univers :

Travail qui peut être fait à la maison et recherche au CDI

Faire une synthèse des conditions particulières sur Terre qui font qu’elles abritent la vie (bilan du chapitre)
Recherche documentaire (Internet, revues scientifiques) sur la possibilité de présence de vie sur certaines exo planètes.



Activité 1 :

Lister les objets du système solaire en précisant leur particularité et leur localisation


activités

capacités

Site internet : www.le-systeme-solaire.net ( ou un autre source d’information au choix de l’élève)

Lister les objets présents dans le système solaire.

Chaque groupe étudie un objet, et rédige sous word un texte de 3 lignes maximum. Les textes sont mutualisés par tous les élèves de la classe sur l’intranet. La synthèse après avoir été vérifiée par le professeur est imprimée.


Extraire des informations

Utiliser un traitement de texte

Mutualiser des informations

Activité 2:

Quelle est la composition de la Terre et des autres planètes du système solaire ?

Objectif de connaissance : Les planètes du système solaire peuvent être classées en deux catégories suivant leur composition.

activités

Capacités développées

Consigne :

Montrer à l’aide des documents suivants que les planètes du système solaire peuvent être classées en deux catégories selon leur composition




Document 1 :

Présentation d’échantillons de granite (principale roche constitutive des continents), de basalte (principale roche de la croute océanique).

Observer

Extraire des informations

Document 2 :

logiciel planètes 3D.

Relever pour chaque planète les informations pertinentes en relation avec sa composition.

Réaliser un graphique de la masse volumique des planètes en fonction de leur distance au soleil.

Recenser des informations
Exprimer des résultats sous forme d’un graphique

(rappels en commun des critères de réussite du graphique qui seront consignés sur le cahier) 

Ecrire un petit texte en conclusion résumant les informations tirées des documents.

(travail qui peut être fait à la maison et rapidement corrigé en classe à la séance suivant)

Communiquer dans un langage scientifiquement et grammaticalement approprié

(j’ai réussi si ma conclusion répond

Au problème à résoudre).


Activité 3 :
Sachant que les conditions régnant à la surface de la Terre lui permettent d’être recouverte d’eau liquide, en est il de même pour les autres planètes ?
On sait que sur terre l’état de l’eau dépend de la température.(voir connaissances de physique)

On sait que les planètes reçoivent de l’énergie du soleil ce qui permet de les chauffer.
Problème 1: Comment évolue la quantité d’énergie reçue par chaque planète en fonction de sa distance au soleil ?


activités

capacités

Réaliser un modèle permettant de mesurer l’énergie reçue par une planète en fonction de sa distance au soleil à l’aide d’une chaîne EXAO  Proposer un protocole expérimental.

(4 groupes effectuent les mesures pour les planètes rocheuses et 4 groupes effectuent les mesures pour les planètes gazeuses)

Mutualisation des résultats au tableau, calcul d’une moyenne de l’énergie reçue pour chaque planète.

Réaliser le graphique de la quantité d’énergie reçue en fonction de la distance au soleil à partir d’Excel

Conclure à partir des informations tirées du graphique. (travail possible à la maison)

Pratiquer une démarche scientifique

Imaginer un modèle expérimental

Utiliser un logiciel =réaliser un graphique à l’aide d’un tableur.( le principe du graphique a été revu dans l’activité 2)


Activité 4 :
Problème 2 :

Sachant que la quantité d’énergie reçue par les planètes diminue avec la distance au soleil ; quelle est la température de chacune d’elle ?

Quel peut être alors l’état de l’eau sur ces planètes ?

activités

capacités

Consigne :

Trouver les paramètres qui influencent l’état de l’eau puis les utiliser pour chercher la présence d’eau liquide sur les planètes rocheuses.




Document 1 :

doc.3 p.15 Bordas

Relever les températures des planètes rocheuses et rajouter ces valeurs sur le graphique obtenu dans l’activité 3.
Document 2 :

De l’au est placée dans un bécher à T°ambiante de la salle.

  • Mesurer la T° de eau et noter l’état sous lequel elle se trouve.

Cette même eau est placée sous une cloche en verre reliée à une pompe à vide.

  • Noter à nouveau la T° et le nouvel état dans lequel était l’eau.


Document 3:

Tableau des pressions atmosphériques à la surface des planètes rocheuses


planètes

Pression en bar

Mercure

10-12

Vénus

90

Terre

1

mars

8.10-3

Lune

0


Document 4 :

Graphique de l’état de l’eau en fonction de la pression et la T°(doc.1 p.18 Bordas)
Rédiger une synthèse écrite de toutes les informations

Activité 4 ( suite)
Questions plus ouvertes (en aide)
Doc. 1 : Tracer un deuxième axe en ordonnées qui correspond aux températures et tracer alors la courbe de la température des planètes en fonction de leur distance au soleil.

Doc.2 : Noter le paramètre que l’on fait changer entre les deux mesures, en actionnant la pompe à vide.

Ce paramètre est l’hypothèse testée, utiliser le résultat pour la valider ou l’invalider.

Docs 3 et 4 : pour chaque planète utiliser les valeurs de sa pression et de sa température pour trouver dans quel état se trouve l’eau à sa surface.

Conclure en notant les facteurs faisant varier l’état de l’eau et en précisant cet état sur chaque planète rocheuse.


Saisir des données

Pratiquer un raisonnement scientifique, retrouver une hypothèse testée et la valider

Mettre en relation des données et lire un graphique

Répondre à un problème en s’exprimant dans n langage scientifiquement et grammaticalement correct.


Critères de réussite :
J’ai réussi si :

  • J’ai noté ce que je cherche en pensant aux problèmes à résoudre

  • Avec le doc.1. j’ai tracé un deuxième axe d’ordonnée sur le graphique et j’ai tracé une nouvelle courbe de la température des planètes rocheuses en fonction de leur distance au soleil.

  • Pour le doc.2, J’ai trouvé le paramètre qui varie entre les deux protocoles et j’en ai déduit une hypothèse testée.

  • J’ai écrit une conclusion qui valide ou invalide l’hypothèse et qui répond à ce que je cherche.

  • Pour le doc.4 : J’ai su placer chaque planète dans le graphique en utilisant les données du doc.3 et leur température. J’ai pu en déduire les états possibles de l’eau sur ces planètes.

  • J’ai rédigé une synthèse sans faute d’orthographe ou de grammaire, et cette conclusion répond précisément aux problèmes posés en introduction.




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