Deux aspects doivent être traités dans ce thème :

Ø Comprendre comment on a déterminé l’âge de la Terre.

Ø Comprendre comment on a déterminé la trajectoire de la Terre et de la Lune dans l’Univers.

Les élèves réalisent un mini-exposé (durée 3 minutes) traitant d’un sujet en lien avec l’un des 2 aspects traités. L'oral s’accompagne d’un petit diaporama.

Chap 3.2 : L’histoire de l’âge de la Terre

Au cours de l’Histoire, les âges proposés pour la Terre ont varié : un âge de 4000 ans avant JC a longtemps été accepté (jusqu’à la Renaissance), quelques dizaines de millions d’années au XIXè siècle, il est maintenant fixé à 4.55 milliards d’années. Notre planète a vieilli de plus de 4 milliards d’années en 400 ans.

I- L’âge de la Terre : une controverse scientifique

Dans la pensée antique, l’Univers est éternel. Pour Aristote (384-322 av JC), la Terre a toujours existé et est sans âge.

A la Renaissance, des savants déterminent que la Terre serait « née » aux environs de 4000 avant notre ère en s’appuyant sur les récits bibliques.

Dès le XVIIIe siècle, les démarches scientifiques menées dans différentes disciplines utilisent des arguments différents pour déterminer l’âge de la Terre :

- Des arguments physiques : Buffon ou Kelvin estiment l’âge de la Terre en estimant le temps qu’aurait mis la planète, initialement en fusion, pour refroidir.

- Des arguments géologiques : des géologues (comme Lyell) estiment l’âge de la Terre en se basant sur le temps nécessaire à la formation des sédiments.

- Des arguments biologiques : Darwin réfléchit à la durée nécessaire pour que les espèces évoluent.

Les différentes techniques n’aboutissent pas aux mêmes âges pour la Terre. On parle de controverse scientifique : les scientifiques échangent des arguments scientifiques valides qui aboutissent à des résultats contradictoires.

II- Le consensus scientifique sur l’âge de la Terre

Au début du XXè siècle la découverte de la radioactivité met fin à la controverse scientifique. La chaleur produite par la désintégration radioactive remet en cause le raisonnement de Kelvin (qui avait estimé l’âge de la Terre en considérant qu’elle ne faisait que refroidir depuis sa formation). Il est alors possible de dater les roches en utilisant les quantités d’isotopes père/fils.

La mise au point du spectroscope de masse permet de mesurer précisément les teneurs en éléments pères et éléments fils. En utilisant les météorites (qui n’ont pas subi les mêmes transformations que la Terre mais qui se sont formées en même temps) on a pu établir l’âge de la Terre à 4.55 milliards d’années.

Après 2 siècles de controverse on aboutit à un consensus scientifique : tous les arguments sont compatibles avec une affirmation.

L’histoire de l’âge de la Terre illustre que le savoir scientifique est issu d’une longue construction collective avec des échanges d’arguments parfois vifs.

Les nouvelles observations couplées à de nouvelles techniques permettent d’affiner ou de réfuter certaines conclusions.

Chap 3.3 : La Terre dans l’univers

I- La controverse héliocentrisme-géocentrisme

Depuis la Terre, le Soleil et les étoiles dessinent une trajectoire circulaire dans le ciel. Quant aux planètes, leurs trajectoires comportent des mouvements rétrogrades (retours en arrière). En se basant sur ces observations scientifiques, les philosophes de l’Antiquité (Aristote) ont créé le premier modèle du système solaire : le modèle géocentrique.

Dans ce modèle, le Soleil et la Lune tournent autour de la Terre. Ptolémée (100-170) élabore un système très ingénieux pour expliquer le mouvement complexe des astres autour de la Terre.

Au XVè siècle Copernic provoque une révolution scientifique lorsqu’il présente un modèle héliocentrique : le Soleil est au centre du système solaire et les planètes orbitent autour. La Lune fait exception puisqu’elle tourne autour de la Terre.

Galilée, à l’aide de sa lunette astronomique découvre que certains astres (les satellites de Jupiter) tournent autour d’autres planètes ce qui apporte des arguments contre le géocentrisme puisque tout ne tourne pas autour de la Terre. Ses idées furent en opposition avec les idées religieuses et il dût y renoncer lors de son procès en 1633.

II- Le consensus scientifique sur la position et la trajectoire de la Terre dans l’Univers

Au XVIIIe siècle les instruments de mesure deviennent plus précis, de nouvelles observations sont réalisées : Kepler montre que les planètes ont une orbite elliptique, Newton émet la loi de gravitation universelle qui explique les mouvements orbitaux des planètes et le pendule de Foucault apporte une preuve expérimentale de la rotation de la Terre.

L’héliocentrisme a alors été adopté par tous.

Il est cependant aujourd’hui pratique d’utiliser le référentiel géocentrique pour décrire les mouvements observés depuis un point fixe par rapport à la Terre, c’est le cas lorsqu’on étudie les mouvements de la Lune, des satellites artificielles, des astéroïdes…

III- Les mouvements de la Lune

Dans le référentiel du modèle géocentrique, la Lune décrit une trajectoire quasiment circulaire autour de la Terre. Elle présente toujours la même face à la Terre.

En fonction de sa position par rapport à la Terre et au Soleil, une partie plus ou moins grande de la Lune est éclairée pour des observateurs situés sur Terre. La Lune présente ainsi différentes phases.

Des quiz pour se tester

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