La Terre dans le système solaire

L'essentiel en trois phrases

Le système solaire, c'est le Soleil — qui est une étoile — et tout ce qui tourne autour de lui : huit planètes, des planètes naines, des astéroïdes, des comètes et des satellites naturels.

La Terre est la troisième planète en partant du Soleil.

La Terre a deux mouvements en même temps : elle tourne sur elle-même (c'est la rotation, qui donne le jour) et elle tourne autour du Soleil (c'est la révolution, qui donne l'année).

Trois mots de vocabulaire à tenir dans la main :

— une étoile produit sa propre lumière (le Soleil) ;

— une planète tourne autour d'une étoile (la Terre, Mars...) ;

— un satellite naturel tourne autour d'une planète (la Lune tourne autour de la Terre).

Et l'ordre des huit planètes, du plus proche au plus éloigné du Soleil : Mercure, Vénus, Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune.

Les trois nombres à ne pas rater

Ce sont les seuls chiffres exigibles ici. Si tu ne retiens que ça, tu marques déjà des points.

1. Distance Terre–Soleil : $150\,000\,000\ \text{km} = 1\ \text{UA}$ (UA = unité astronomique).

2. Rotation de la Terre sur elle-même : $1\ \text{rotation} = 24\ \text{h} = 1\ \text{jour}$.

3. Révolution de la Terre autour du Soleil : $1\ \text{révolution} \approx 365\ \text{jours} = 1\ \text{an}$.

Astuce pour ne pas mélanger les deux derniers : rotation → sur soi, révolution → autour du Soleil. Le mot « révolution » est plus long, et l'année aussi.

Et pour l'ordre des planètes, la phrase magique : « Ma Vieille Tante Marie Joue Sur Un Nuage ». Chaque initiale donne une planète : Mercure, Vénus, Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune. Vérifie toujours : ta liste doit contenir exactement 8 planètes.

Un exemple entièrement traité

Question : combien de fois la Terre tourne-t-elle sur elle-même pendant qu'elle fait un tour complet autour du Soleil ?

Étape 1 — je traduis l'énoncé. « Tourner sur elle-même » = une rotation ; « un tour complet autour du Soleil » = une révolution.

Étape 2 — je sors mes repères. Une rotation dure $24\ \text{h}$, soit $1$ jour. Une révolution dure environ $365$ jours.

Étape 3 — je compare. Il y a donc environ $365$ jours dans une révolution, et chaque jour correspond à une rotation.

Étape 4 — je calcule. $\dfrac{365\ \text{jours}}{1\ \text{jour par rotation}} = 365\ \text{rotations}$.

Réponse : la Terre fait environ 365 rotations pendant une révolution. Autrement dit, il y a environ 365 jours dans une année.

De quoi est fait le système solaire

Définition. Le système solaire est l'ensemble formé par le Soleil et par tous les objets qui gravitent autour de lui, c'est-à-dire qui tournent autour de lui.

Ces objets sont de plusieurs sortes :

— les huit planètes : Mercure, Vénus, Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune ;

— les planètes naines (Pluton en fait partie depuis 2006) ;

— les astéroïdes, gros cailloux rocheux ;

— les comètes ;

— les satellites naturels, qui tournent autour des planètes ; la Lune est le satellite naturel de la Terre.

Le Soleil est une étoile. C'est même la seule étoile du système solaire. Une étoile produit sa propre lumière ; une planète, non — elle ne fait que renvoyer la lumière qu'elle reçoit. C'est pour cela que Vénus ou Mars brillent dans le ciel : elles nous renvoient de la lumière solaire.

Place de la Terre. La Terre est la troisième planète à partir du Soleil, à environ $150\,000\,000\ \text{km}$, soit $1\ \text{UA}$. Cette distance est ce qui lui permet d'avoir de l'eau liquide et d'abriter la vie : ni brûlée comme Mercure, ni glacée comme Neptune.

Rotation et révolution : deux mouvements, deux durées

La Terre fait deux choses en même temps, et c'est là que tout le monde se mélange. Sépare-les bien.

1. La rotation. La Terre tourne sur elle-même, autour d'un axe imaginaire qui passe par les deux pôles. Un tour complet dure $24\ \text{h}$, c'est-à-dire 1 jour. C'est ce mouvement qui explique l'alternance du jour et de la nuit : à chaque instant, la moitié de la Terre est éclairée par le Soleil, l'autre moitié est dans l'ombre, et la rotation fait défiler les deux.

2. La révolution. La Terre tourne autour du Soleil, en suivant une trajectoire appelée orbite. Un tour complet dure environ $365\ \text{jours}$, c'est-à-dire 1 an.

À retenir sous forme de tableau mental :

— Rotation → axe de la Terre → $24\ \text{h}$ → le jour.

— Révolution → autour du Soleil → $365\ \text{jours}$ → l'année.

Petit repère personnel : si tu as 11 ans, tu as déjà fait 11 tours complets du Soleil. Ton anniversaire, c'est littéralement le compteur de révolutions.

Les deux familles de planètes

On range les huit planètes en deux familles, séparées par la ceinture d'astéroïdes située entre Mars et Jupiter.

Les planètes telluriques (du latin tellus, la terre) : elles sont petites, rocheuses et proches du Soleil. Ce sont Mercure, Vénus, Terre, Mars. Elles ont une surface solide sur laquelle un engin peut se poser.

Les planètes gazeuses : elles sont immenses, constituées principalement de gaz, et éloignées du Soleil. Ce sont Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune. Pas de sol solide sur lequel marcher.

Méthode pour ne jamais te tromper :

Étape 1. Récite la phrase « Ma Vieille Tante Marie Joue Sur Un Nuage » et écris les 8 planètes dans l'ordre.

Étape 2. Trace un trait après la quatrième (Mars).

Étape 3. À gauche du trait : les 4 telluriques. À droite : les 4 gazeuses. Quatre et quatre, ça tombe juste.

Étape 4. Vérifie que ta liste a bien 8 planètes, ni 7, ni 9.

Exemple 1 — remettre les planètes dans l'ordre

Énoncé : « Classe les planètes suivantes de la plus proche à la plus éloignée du Soleil : Saturne, Terre, Neptune, Mercure, Jupiter, Mars, Uranus, Vénus. »

On le fait ensemble.

Ligne 1 — je ne me lance pas dans le désordre proposé. Je repars de ma phrase mnémotechnique, c'est elle qui porte l'ordre, pas la liste de l'énoncé.

Ligne 2 — je récite : « Ma Vieille Tante Marie Joue Sur Un Nuage ».

Ligne 3 — je traduis chaque initiale : Ma → Mercure, Vieille → Vénus, Tante → Terre, Marie → Mars, Joue → Jupiter, Sur → Saturne, Un → Uranus, Nuage → Neptune.

Ligne 4 — attention au piège du double M. Il y a deux planètes en M : Mercure (1re) et Mars (4e). La phrase les sépare : « Ma » puis « Marie ». Mercure d'abord, Mars ensuite.

Ligne 5 — j'écris la réponse : Mercure, Vénus, Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune.

Ligne 6 — je vérifie. Je compte : 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8. Huit planètes, et toutes celles de l'énoncé y sont. C'est bon.

Exemple 2 — classer et justifier

Énoncé : « Parmi Mars, Saturne, Vénus et Neptune, indique lesquelles sont telluriques et lesquelles sont gazeuses. Justifie ta réponse. »

On le fait ensemble.

Ligne 1 — je repère le mot “justifie”. Il ne suffit pas de trier : il faut dire pourquoi. Une réponse sans justification perd des points.

Ligne 2 — je place mentalement le trait après Mars. Les quatre premières (Mercure, Vénus, Terre, Mars) sont telluriques, les quatre dernières (Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune) sont gazeuses.

Ligne 3 — je trie : Mars est la 4e → telluriques. Vénus est la 2e → telluriques. Saturne est la 6e → gazeuses. Neptune est la 8e → gazeuses.

Ligne 4 — je rédige avec les bons mots. « Vénus et Mars sont des planètes telluriques car elles sont petites, rocheuses et proches du Soleil. Saturne et Neptune sont des planètes gazeuses car elles sont très grandes, constituées principalement de gaz et éloignées du Soleil. »

Ligne 5 — je relis ma justification. Elle contient bien les trois critères attendus pour chaque famille : la taille, la composition, la distance au Soleil. Parfait, on ne peut rien me retirer.

Exemple 3 — travailler avec l'unité astronomique

Énoncé : « Une sonde spatiale se trouve à $450\,000\,000\ \text{km}$ du Soleil. Exprime cette distance en unités astronomiques (UA). Est-elle plus loin ou moins loin que la Terre ? »

On le fait ensemble.

Ligne 1 — je note ce que je sais. Par définition, $1\ \text{UA} = 150\,000\,000\ \text{km}$, c'est la distance Terre–Soleil.

Ligne 2 — je choisis l'opération. Je cherche « combien de fois $150\,000\,000$ tient dans $450\,000\,000$ » : c'est une division.

Ligne 3 — je pose le calcul. $\dfrac{450\,000\,000}{150\,000\,000}$.

Ligne 4 — je simplifie. Les deux nombres ont les mêmes six zéros à la fin, je peux donc les barrer des deux côtés : $\dfrac{450}{150} = 3$.

Ligne 5 — j'écris le résultat avec l'unité. La sonde est à $3\ \text{UA}$ du Soleil.

Ligne 6 — je réponds à la seconde question. La Terre est à $1\ \text{UA}$. Comme $3 > 1$, la sonde est trois fois plus loin du Soleil que la Terre.

Ligne 7 — je vérifie autrement. Si je refais le chemin inverse : $3 \times 150\,000\,000 = 450\,000\,000$. Je retombe sur l'énoncé, le résultat est juste.

Ce que le correcteur attend, et les pièges classiques

Ce qui rapporte des points :

— employer le mot exact : étoile / planète / satellite naturel / planète naine, rotation / révolution, telluriques / gazeuses ;

— donner l'unité à chaque nombre : $150\,000\,000\ \text{km}$ et non « 150 millions » tout seul ;

— justifier dès que le mot apparaît dans la question, en reprenant les critères du cours ;

— faire un schéma légendé si on le demande : le Soleil au centre, l'orbite, la Terre, et les flèches nommées « rotation » et « révolution ».

Les quatre pièges qui coûtent cher :

Piège 1 — Pluton. Pluton n'est plus une planète depuis 2006 : elle a été reclassée en planète naine. Si tu écris neuf planètes, la réponse est fausse. Il y en a huit.

Piège 2 — le Soleil. Le Soleil est une étoile, pas une planète. Il produit sa propre lumière, et c'est lui qui est au centre.

Piège 3 — la Lune. La Lune est un satellite naturel de la Terre, pas une planète : elle tourne autour de la Terre, pas directement autour du Soleil.

Piège 4 — rotation contre révolution. Rotation = sur son axe = $24\ \text{h}$ = le jour. Révolution = autour du Soleil = $365\ \text{jours}$ = l'année. Inverser les deux, c'est perdre toute la question.

Problème type 1 — le carnet de bord d'une sonde

Énoncé : « Une sonde quitte la Terre et rejoint une planète située à $750\,000\,000\ \text{km}$ du Soleil. Le voyage dure 6 ans. »

a) Exprime la distance de cette planète au Soleil en UA.

b) S'agit-il d'une planète tellurique ou gazeuse ? Justifie.

c) Combien de jours dure le voyage ? Combien de rotations la Terre a-t-elle faites pendant ce temps ?

Résolution complète.

a) Étape 1. Je pars de $1\ \text{UA} = 150\,000\,000\ \text{km}$.

a) Étape 2. Je divise : $\dfrac{750\,000\,000}{150\,000\,000} = \dfrac{750}{150} = 5$.

a) Étape 3. La planète est donc à $5\ \text{UA}$ du Soleil, soit cinq fois plus loin que la Terre.

b) Étape 1. Cinq fois la distance Terre–Soleil, c'est bien au-delà de Mars : on est dans la zone des grandes planètes.

b) Étape 2. Je rédige : « C'est une planète gazeuse, car elle est très éloignée du Soleil ; les planètes éloignées (Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune) sont immenses et constituées principalement de gaz, alors que les planètes telluriques sont petites, rocheuses et proches du Soleil. »

c) Étape 1. Une année vaut environ $365$ jours.

c) Étape 2. Je multiplie : $6 \times 365 = 2190$. Le voyage dure environ $2190$ jours.

c) Étape 3. Chaque jour correspond à une rotation de la Terre sur elle-même. La Terre a donc effectué environ 2190 rotations.

c) Étape 4 — la remarque qui fait plaisir au correcteur. Pendant le même temps, la Terre a aussi accompli 6 révolutions autour du Soleil, puisqu'une révolution dure un an.

Problème type 2 — expliquer le jour et la nuit

Énoncé : « Quand il est midi à Paris, il fait nuit à Sydney. Explique ce phénomène en utilisant le vocabulaire du cours, puis indique au bout de combien de temps il fera de nouveau midi à Paris. »

Résolution complète.

Étape 1 — j'identifie le mouvement en cause. Le jour et la nuit ne dépendent pas de la révolution (qui, elle, donne l'année) mais de la rotation de la Terre sur elle-même.

Étape 2 — je décris ce que fait la lumière. Le Soleil est une étoile : il éclaire la Terre. Comme la Terre est une boule opaque, seule la moitié tournée vers le Soleil est éclairée ; l'autre moitié est dans l'ombre.

Étape 3 — je relie les deux. À un instant donné, Paris peut se trouver du côté éclairé (il y fait jour) pendant que Sydney se trouve du côté à l'ombre (il y fait nuit).

Étape 4 — je fais tourner. La Terre tourne sur elle-même : les villes passent donc alternativement du côté éclairé au côté sombre. C'est l'alternance du jour et de la nuit.

Étape 5 — je réponds à la question chiffrée. Un tour complet sur elle-même dure $24\ \text{h}$. Il fera donc de nouveau midi à Paris $24\ \text{h}$ plus tard.

Étape 6 — la phrase de conclusion à recopier. « L'alternance du jour et de la nuit s'explique par la rotation de la Terre sur elle-même, qui dure $24\ \text{h}$ ; à chaque instant, la moitié de la Terre est éclairée par le Soleil et l'autre moitié est dans l'ombre. »

Pourquoi ça tourne : un premier mot sur la gravitation

En 6e on constate que les planètes tournent autour du Soleil. En fin de collège, on apprend pourquoi : à cause de la gravitation.

Idée : tout objet qui possède une masse attire les autres objets. Cette attraction est d'autant plus forte que les masses sont grandes et que la distance entre les objets est petite. Le Soleil étant, de très loin, l'objet le plus massif du système solaire, c'est lui qui retient tout le monde.

Sans cette attraction, une planète filerait tout droit dans l'espace. Le Soleil la « tire » sans arrêt vers lui, et le résultat de ces deux effets combinés est une trajectoire fermée : l'orbite. C'est exactement l'idée du seau d'eau qu'on fait tourner au bout d'une corde : la corde tire vers le centre, l'eau ne tombe pas.

Un calcul pour la route — à quelle vitesse file la Terre ?

Étape 1. L'orbite de la Terre est presque un cercle de rayon $R = 150\,000\,000\ \text{km}$. Sa longueur se calcule avec le périmètre du cercle : $P = 2 \times \pi \times R$.

Étape 2. $P \approx 2 \times 3{,}14 \times 150\,000\,000 \approx 942\,000\,000\ \text{km}$.

Étape 3. Ce trajet est parcouru en $365$ jours, soit $365 \times 24 = 8760\ \text{h}$.

Étape 4. $v = \dfrac{942\,000\,000}{8760} \approx 107\,500\ \text{km/h}$.

Conclusion : assis sur ta chaise, tu voyages à plus de cent mille kilomètres par heure autour du Soleil. Et tu ne sens rien.

La lumière n'est pas instantanée

Autre chose qu'on t'apprendra plus tard : la lumière ne va pas infiniment vite. Dans le vide, elle parcourt environ $300\,000\ \text{km}$ par seconde. C'est énorme, mais ce n'est pas infini — et les distances du système solaire sont, elles aussi, énormes.

Combien de temps met la lumière du Soleil pour arriver sur Terre ?

Étape 1. Distance à parcourir : $150\,000\,000\ \text{km}$.

Étape 2. Chaque seconde, la lumière avance de $300\,000\ \text{km}$. Je divise donc la distance par cette valeur : $t = \dfrac{150\,000\,000}{300\,000}$.

Étape 3. Je simplifie en barrant les zéros communs : $\dfrac{1500}{3} = 500$. La lumière met $500\ \text{s}$.

Étape 4. Je convertis en minutes : $500 = 8 \times 60 + 20$, donc $t = 8\ \text{min}\ 20\ \text{s}$.

Conséquence amusante : quand tu regardes le Soleil, tu le vois tel qu'il était il y a plus de huit minutes. S'il s'éteignait maintenant, tu l'apprendrais avec 8 minutes et 20 secondes de retard.

C'est de là que vient l'année-lumière, l'unité utilisée pour les étoiles : c'est la distance parcourue par la lumière en un an, soit environ $9\,460$ milliards de kilomètres. Les autres étoiles sont à plusieurs années-lumière — voilà pourquoi l'unité astronomique, suffisante pour le système solaire, devient beaucoup trop petite dès qu'on en sort.

D'où viennent les saisons

Erreur très répandue, même chez les adultes : « il fait plus chaud en été parce que la Terre est plus près du Soleil ». C'est faux. La preuve immédiate : quand c'est l'été en France, c'est l'hiver en Australie — or la Terre est au même endroit de son orbite pour tout le monde en même temps.

La vraie explication tient à l'axe de rotation de la Terre : il n'est pas droit, il est incliné, et il garde toujours la même direction pendant toute la révolution.

Conséquence : pendant une partie de l'année, l'hémisphère nord est penché vers le Soleil ; il reçoit les rayons plus directement et plus longtemps dans la journée : c'est l'été chez nous, et l'hiver dans l'hémisphère sud. Six mois plus tard, la Terre est de l'autre côté de son orbite : c'est l'inverse.

Autrement dit, les saisons combinent les deux mouvements que tu viens d'apprendre : la révolution (la position sur l'orbite) et l'inclinaison de l'axe de rotation. Rien de neuf à mémoriser : juste les mêmes pièces, assemblées autrement.

Pour aller plus loin encore : la Lune, ton satellite naturel préféré, tourne elle aussi autour de la Terre. Ses phases (croissant, premier quartier, pleine lune) s'expliquent exactement comme le jour et la nuit : une moitié éclairée par le Soleil, et un point de vue qui change. C'est le chapitre suivant.