1 Séquence 1 – SN12 Séquence 1 De la dérive des continents à la tectonique des

1 Séquence 1 – SN12 Séquence 1 De la dérive des continents à la tectonique des plaques, la naissance d’une théorie Sommaire 1. Dérive des continents : la naissance de l’idée 2.  L’interprétation actuelle des différences d’altitude moyennes entre les continents et les océans 3.  L’hypothèse d’une expansion océanique et sa confrontation à des constats nouveaux Exercices de la séquence Devoir autocorrectif n° 1 © Cned – Académie en ligne 3 Séquence 1 – SN12 1 Dérive des continents : la naissance de l’idée La rotondité de la Terre a été découverte dès l’Antiquité : si les voiles des bateaux disparaissent à l’horizon, cela veut dire qu’ils se déplacent sur une surface courbe. Le savant grec Eratosthène a pu calculer le diamètre terrestre avec une étonnante précision au moyen d’une méthode originale. Calcul du diamètre de la Terre par Eratosthène Comprendre le lien entre les phénomènes naturels et le langage mathé- matique. Les rayons qui nous arrivent du soleil sont considérés comme parallèles. Eratosthène a remarqué que le même jour, à la même heure, un obélisque situé à Syène n’avait pas d’ombre alors que l’obélisque d’Alexandrie en avait une. À son époque, la distance entre Syène et Alexandrie avait été évaluée à d = 787kms. À Alexandrie, Eratosthène mesure la hauteur de l’obélisque : h = 10 m, puis la longueur de l’ombre : o = 1,26 m. Détermination du rayon terrestre par Eratosthène 1  Calculer la valeur de l’angle αen utilisant h et o 2  Sachant que la circonférence totale de la Terre vaut c = 2r, exprimer l’arc de cercle d en fonction de r et de l’angle α 3  Connaissant d et l’angle, calculer la valeur du rayon terrestre obtenue par Eratosthène. La masse de la Terre peut se calculer facilement, pour peu qu’on ait ac- cès à la constante de gravitation universelle G. Calculer la masse de la Terre avec un pendule ! Comprendre le lien entre les phénomènes naturels et le langage mathé- matique. Activité 1 Document 1 Questions Activité 2 © Cned – Académie en ligne 4 Sequence1 – SN12 La période d’oscillation d’un pendule T ne dépend que de la longueur du fil l et d’une constante g. On l’exprime T = 2π √(l/g). Attacher un petit objet lourd (comme un flacon de vernis à ongles plein) à un fil de l = 0,30m de long. 1  Tenir une extrémité du fil et lâcher l’objet, le laisser osciller 7 fois (une oscillation = un aller-retour) en mesurant le temps nécessaire aux 7 oscillations. 2  Calculer la période T, c’est-à-dire le temps nécessaire à une oscilla- tion, en secondes. 3  Connaissant T et l, calculer g. Par ailleurs, la force d’attraction entre la Terre de masse Mt et un objet de masse Mo situé à une distance r vaut F = G(Mt.Mo)/r2. G est la constante de gravitation universelle, G = 6,67.10-11N.m2.kg-2. Pour un objet situé à la surface de la Terre, cette force équivaut tout simplement au poids de l’objet P = Mo.g 4  Sachant que F = P pour un objet terrestre, exprimer la masse de la Terre en fonction de g, G et r. 5  Utiliser le calcul de g (Q3) ainsi que la valeur de r calculée à l’activité précédente pour déduire la masse de la Terre. 6  En utilisant le rayon r de la Terre calculé à l’activité 1, en déduire la densité moyenne de la Terre (rappel : le volume d’une sphère vaut V = (4 π/3)r3). 7  Calculer la densité d’un morceau de roche quelconque (que vous trou- vez dans votre jardin ou ailleurs) : – Peser la roche à l’aide d’une balance de cuisine. – Remplir d’eau un verre de taille suffisante pour contenir la roche. – Poser le verre plein sur une assiette creuse. –  Immerger complètement le caillou dans l’eau : une partie de l’eau s’écoule dans l’assiette. –  Récupérer l’eau de l’assiette et mesurer son volume à l’aide d’un verre doseur : ce volume est celui de la roche. À l’aide de la masse et du volume de la roche, en déduire sa densité. 8  Comparer ce résultat avec la valeur moyenne de la Terre, en déduire la nécessité d’un noyau dense. L’idée d’une Terre ronde a été bien acceptée. En revanche, l’idée d’une Terre tournant autour du Soleil a mis longtemps à s’affirmer. Au début Questions © Cned – Académie en ligne 5 Sequence1 – SN12 du 16e siècle Copernic et Galilée, les premiers à défendre l’héliocen- trisme et à apporter des arguments contre le géocentrisme, ont payé cher leurs convictions scientifiques. Les grandes théories ont souvent du mal à émerger, car elles impli- quent une remise en cause profonde des schémas de pensée scien- tifiques. La théorie de la tectonique des plaques, formalisée pour la première fois en 1912 par le météorologue allemand Alfred Wegener, n’a pas échappé à la règle… De nos jours, la mobilité des plaques est enseignée dès la classe de 4e, mais nous allons voir qu’un long chemin a dû être parcouru au sein de la communauté scientifique internationale avant que cette théorie ne soit acceptée. Au cours de cette partie, nous allons nous intéresser à la genèse de la théorie de Wegener et montrer comment le progrès technique a pu enrichir les connaissances et conduire à la validation puis au raffine- ment de ce modèle. E  Quels étaient les premiers arguments en faveur d’une mobilité des continents ? La démarche scientifique Le scientifique part d’un constat naturaliste : il observe un phénomène naturel, qui le conduit à se poser une question. Il peut alors formuler une ou plusieurs hypothèses pour répondre à cette question. Il lui faut ensuite chercher des indices permettant de réfuter ou de valider ces hypothèses. Il peut obtenir des indices en réalisant des observations supplémentaires ou en réalisant des expériences. Les résultats obtenus permettent de conclure : on tranche en faveur d’une des hypothèses de départ. A Les arguments de Wegener Sur terre, on peut observer d’importants reliefs montagneux (Alpes, Hi- malaya). Comment ces reliefs sont-ils apparus ? A l’époque de Wegener, la théorie prédominante pour expliquer le relief de la Terre était celle de la « pomme ridée ». En se refroidissant, la Terre se serait contractée comme une vieille pomme, et on aurait ainsi obtenu les chaînes de montagnes, les fossés, etc. Point méthode Un constat Une question Hypothèse 1 © Cned – Académie en ligne 6 Sequence1 – SN12 L’idée d’une mobilité des continents avait déjà été envisagée avant We- gener, notamment par le géologue Eduard Suess à la fin du 19e siècle. Les chaînes de montagnes se formeraient au moment de la collision de deux masses continentales. Documents historiques en faveur de la dérive des continents Pratiquer une démarche scientifique (observer, questionner, formuler une hypothèse, expérimenter, raisonner avec rigueur, modéliser). Répartition des chaînes de montagnes à la surface du globe (Remarque : le Groenland n’est pas une montagne mais il est recouvert d’une grande épaisseur de glace). Courbe hypsométrique : les altitudes à la surface de la Terre 0 5 10 15 20 25 -10/-9 -9/-8 -8/-7 -7/-6 -6/-5 -5/-4 -4/-3 -3/-2 -2/-1 -1/0 0/1 1/2 2/3 3/4 4/5 Pourcentage Altitude (kms) Histogramme des pourcentages de surface terrestre en fonction de l'altitude Hypothèse 2 Activité 3 Document 2 Document 3 Des observa- tions supplé- mentaires © Cned – Académie en ligne 7 Sequence1 – SN12 Un puzzle Glossopteris, un fossile de 250MA 1  Décrire la répartition des chaînes de montagnes à la surface du globe. Expliquer en quoi cette répartition entre en conflit avec l’hypothèse que ces reliefs sont des plissements aléatoires de la Terre au cours de son refroidissement (hypothèse 1). 2  Justifier l’adjectif de « bimodal » utilisé pour décrire la courbe 4a. 3  Sachant que le plancher océanique est toujours en-dessous du niveau de la mer, et que les continents sont presque toujours au-dessus, cal- culer la proportion du globe terrestre qui est occupée par les océans. 4  Évaluer approximativement la profondeur moyenne des océans et l’al- titude moyenne des continents. 5  Justifier l’idée d’une différence de nature entre la croûte continentale et la croûte océanique. 6  Proposer une interprétation cohérente des données présentées par les documents 4a et 4b. Document 4a Document 4b Questions © Cned – Académie en ligne 8 Sequence1 – SN12 7  Résumer les arguments en faveur d’une mobilité des plaques (hypo- thèse 2). À partir de ces données, Wegener affirme que les continents, appelés SiAl (en raison de leurs deux constituants majeurs : silicium et alumi- nium), reposent directement sur le fond des océans, appelé SiMa (en raison de leurs deux constituants majeurs : silicium et magnésium). Le SiAl dériverait progressivement au sein du SiMa, d’où le nom de « théorie de la dérive des continents ». Pourquoi, malgré cet ensemble d’indices cohérents, la théorie de Wegener n’a-t-elle pas été acceptée immédiatement par la communauté scientifique ? uploads/Geographie/ al7sn12tepa0111-sequence-01.pdf

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