Sciences de la Terre - Earth science
Les sciences de la Terre ou les géosciences comprennent tous les domaines des sciences naturelles liés à la planète Terre . Il s'agit d'une branche de la science traitant de la constitution physique et chimique de la Terre et de son atmosphère. La science de la Terre peut être considérée comme une branche de la science planétaire , mais avec une histoire beaucoup plus ancienne. Les sciences de la Terre englobent quatre branches d'étude principales, la lithosphère , l' hydrosphère , l' atmosphère et la biosphère , chacune étant subdivisée en domaines plus spécialisés.
Il existe à la fois des approches réductionnistes et holistiques des sciences de la Terre. C'est aussi l'étude de la Terre et de ses voisines dans l'espace. Certains scientifiques de la Terre utilisent leur connaissance de la planète pour localiser et développer des ressources énergétiques et minérales. D'autres étudient l'impact de l'activité humaine sur l'environnement terrestre et conçoivent des méthodes pour protéger la planète. Certains utilisent leurs connaissances sur les processus terrestres tels que les volcans , les tremblements de terre et les ouragans pour planifier des communautés qui n'exposeront pas les gens à ces événements dangereux.
Les sciences de la Terre peuvent inclure l'étude de la géologie , de la lithosphère et de la structure à grande échelle de l'intérieur de la Terre, ainsi que de l' atmosphère , de l' hydrosphère et de la biosphère . En règle générale, les scientifiques de la Terre utilisent des outils de la géologie, de la chronologie , de la physique , de la chimie , de la géographie , de la biologie et des mathématiques pour acquérir une compréhension quantitative du fonctionnement et de l'évolution de la Terre. Les sciences de la Terre affectent notre vie quotidienne. Par exemple, les météorologues étudient la météo et surveillent les tempêtes dangereuses. Les hydrologues examinent l'eau et avertissent des inondations. Les sismologues étudient les tremblements de terre et essaient de comprendre où ils vont frapper. Les géologues étudient les roches et aident à localiser les minéraux utiles. Les scientifiques de la Terre travaillent souvent sur le terrain, par exemple en escaladant des montagnes, en explorant les fonds marins, en rampant dans des grottes ou en pataugeant dans des marécages. Ils mesurent et collectent des échantillons (tels que des roches ou de l'eau de rivière), puis enregistrent leurs découvertes sur des graphiques et des cartes.
Domaines d'études
Les domaines scientifiques suivants sont généralement classés dans les sciences de la Terre :
- La géologie décrit les parties rocheuses de la croûte terrestre (ou lithosphère ) et son développement historique. Les principaux sont sous - disciplines minéralogie et pétrographie , géomorphologie , paléontologie , stratigraphie , géologie structurale , géologie et sédimentologie .
- La géographie physique se concentre sur la géographie en tant que science de la Terre. La géographie physique est l'étude des saisons, du climat, de l'atmosphère, du sol, des cours d'eau, des reliefs et des océans de la Terre. La géographie physique peut être divisée en plusieurs branches ou domaines connexes, comme suit : géomorphologie , biogéographie , géographie environnementale , paléogéographie , climatologie , météorologie , géographie côtière , hydrologie , écologie , glaciologie .
- La géophysique et la géodésie étudient la forme de la Terre , sa réaction aux forces et ses champs magnétiques et gravitationnels . Les géophysiciens explorent le noyau et le manteau terrestres ainsi que l'activité tectonique et sismique de la lithosphère. La géophysique est couramment utilisée pour compléter le travail des géologues dans le développement d'une compréhension globale de la géologie de la croûte, en particulier dans l'exploration minérale et pétrolière. Les sismologues utilisent la géophysique pour comprendre le déplacement de la tectonique des plaques, ainsi que pour prédire l'activité sismique.
- La géochimie est définie comme l'étude des processus qui contrôlent l'abondance, la composition et la distribution des composés chimiques et des isotopes dans les environnements géologiques. Les géochimistes utilisent les outils et les principes de la chimie pour étudier la composition, la structure, les processus et d'autres aspects physiques de la Terre. Les principales sous-disciplines sont la géochimie aqueuse , la cosmochimie , la géochimie isotopique et la biogéochimie .
- La science du sol couvre la couche la plus externe de la croûte terrestre qui est soumise aux processus de formation du sol (ou pédosphère ). Les principales subdivisions de ce domaine d'études comprennent l' édaphologie et la pédologie .
- L'écologie recouvre les interactions entre les organismes et leur environnement. Ce domaine d'étude différencie l'étude de la Terre de l'étude des autres planètes du système solaire , la Terre étant sa seule planète grouillante de vie.
- L'hydrologie , l' océanographie et la limnologie sont des études qui portent sur le mouvement, la distribution et la qualité de l'eau et font intervenir toutes les composantes du cycle hydrologique de la Terre et de son atmosphère (ou hydrosphère ). « Les sous-disciplines de l'hydrologie comprennent l'hydrométéorologie, l'hydrologie des eaux de surface, l'hydrogéologie, la science des bassins versants, l'hydrologie forestière et la chimie de l'eau.
- La glaciologie couvre les parties glacées de la Terre (ou cryosphère ).
- Les sciences de l'atmosphère couvrent les parties gazeuses de la Terre (ou atmosphère ) entre la surface et l' exosphère (environ 1000 km). Les principales sous-disciplines comprennent la météorologie, la climatologie, la chimie atmosphérique et la physique atmosphérique .
L'intérieur de la Terre
La tectonique des plaques , les chaînes de montagnes , les volcans et les tremblements de terre sont des phénomènes géologiques qui peuvent être expliqués en termes de processus physiques et chimiques dans la croûte terrestre .
Sous la croûte terrestre se trouve le manteau qui est chauffé par la désintégration radioactive des éléments lourds . Le manteau n'est pas tout à fait solide et se compose de magma qui est dans un état de convection semi-perpétuelle . Ce processus de convection fait bouger les plaques lithosphériques, quoique lentement. Le processus qui en résulte est connu sous le nom de tectonique des plaques .
La tectonique des plaques pourrait être considérée comme le processus par lequel la Terre refait surface. À la suite de l' expansion du fond marin , une nouvelle croûte et une nouvelle lithosphère sont créées par le flux de magma du manteau vers la surface proche, à travers des fissures, où il se refroidit et se solidifie. Par subduction , la croûte océanique et la lithosphère retournent au manteau convectif.
Les zones de la croûte où une nouvelle croûte est créée sont appelées limites divergentes , celles où elle est ramenée dans la Terre sont des limites convergentes et celles où les plaques glissent les unes sur les autres, mais aucun nouveau matériau lithosphérique n'est créé ou détruit, sont appelées transformation limites (ou conservatrices) Les tremblements de terre résultent du mouvement des plaques lithosphériques, et ils se produisent souvent près des limites convergentes où des parties de la croûte sont forcées dans la terre dans le cadre de la subduction.
Les volcans résultent principalement de la fonte des matériaux de la croûte subductée. La croûte qui est forcée dans l' asthénosphère fond et une partie de la matière fondue devient suffisamment légère pour remonter à la surface, donnant naissance à des volcans.
l'atmosphère terrestre
La troposphère , la stratosphère , la mésosphère , la thermosphère et l' exosphère sont les cinq couches qui composent l'atmosphère terrestre. 75 % des gaz de l'atmosphère se trouvent dans la troposphère, la couche la plus basse. Au total, l'atmosphère est composée d'environ 78,0 % d' azote , 20,9 % d' oxygène et 0,92 % d' argon . En plus de l'azote, de l'oxygène et de l'argon, il existe de petites quantités d'autres gaz, notamment le CO 2 et la vapeur d'eau. La vapeur d'eau et le CO 2 permettent à l'atmosphère terrestre de capter et de retenir l'énergie du Soleil grâce à un phénomène appelé effet de serre . Cela permet à la surface de la Terre d'être suffisamment chaude pour avoir de l'eau liquide et soutenir la vie. En plus de stocker de la chaleur, l'atmosphère protège également les organismes vivants en protégeant la surface de la Terre des rayons cosmiques, qui sont souvent considérés à tort comme étant déviés par le champ magnétique . Le champ magnétique, créé par les mouvements internes du noyau, produit la magnétosphère qui protège l'atmosphère terrestre du vent solaire . Comme la Terre a 4,5 milliards d' années, elle aurait déjà perdu son atmosphère s'il n'y avait pas de magnétosphère protectrice.
Le champ magnétique terrestre
Un électro - aimant est un aimant créé par un courant électrique. La Terre a un noyau interne en fer solide entouré d'un noyau externe fluide qui convection; par conséquent, la Terre est un électro-aimant. Le mouvement de convection des fluides entretient le champ magnétique terrestre.
Le champ magnétique est également très important puisque certains oiseaux et insectes utilisent le champ pour naviguer sur de longues distances. Ils sont capables de le faire grâce aux cristaux de fer magnétisés trouvés dans leur peau pour l'orientation. La fonction la plus importante du champ magnétique terrestre est de protéger ses organismes. Les protons de haute énergie sont déviés avec les électrons dans le vent solaire. Si les organismes étaient directement exposés à ces particules, cela serait mortel. Pour que la consistance d'un champ magnétique reste constante, il doit y avoir un champ magnétique attractif. Si le mouvement d'un champ magnétique change, alors chaque aspect de celui-ci change également. Il indique une force qui est proportionnelle à la vitesse d'une charge en mouvement
Les champs magnétiques peuvent être mesurés avec de nombreuses unités différentes comme Tesla (T). une autre unité couramment utilisée est le Gauss (G) ou me 1 G équivaut à 10-4 T (ou 1 mG = 0,1 µT) Une unité de champ magnétique plus petite est le Gauss (1 Tesla = 10 000 Gauss)
La loi de la force de Lorentz
Tout ce qui se trouve dans le champ magnétique peut être défini par la loi de Lorentz.
La force électromagnétique maintient les atomes et les molécules ensemble. En fait, les forces d'attraction et de répulsion électriques des charges électriques sont si dominantes sur les trois autres forces fondamentales qu'elles peuvent être considérées comme négligeables en tant que déterminants de la structure atomique et moléculaire.
La loi de la force de Lorentz porte le nom du physicien néerlandais Hendrik Antoon Lorentz, il a été le premier à formuler cette équation. Lorentz a théorisé que les atomes pourraient être constitués de particules chargées et a suggéré que les oscillations de ces particules chargées étaient la source de lumière.
Méthodologie
Les méthodologies varient selon la nature des sujets étudiés. Les études appartiennent généralement à l'une des trois catégories suivantes : observationnelles, expérimentales ou théoriques. Les scientifiques de la Terre effectuent souvent des analyses informatiques sophistiquées ou visitent un endroit intéressant pour étudier les phénomènes terrestres (par exemple l'Antarctique ou les chaînes d'îles de points chauds ).
Une idée fondamentale des sciences de la Terre est la notion d' uniformitarisme , qui stipule que "les caractéristiques géologiques anciennes sont interprétées en comprenant des processus actifs qui sont facilement observés". En d'autres termes, tous les processus géologiques à l'œuvre dans le présent ont fonctionné de la même manière tout au long du temps géologique. Cela permet à ceux qui étudient l'histoire de la Terre d'appliquer leurs connaissances sur le fonctionnement des processus terrestres dans le présent pour mieux comprendre comment la planète a évolué et changé au cours de sa longue histoire.
les sphères terrestres
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Les sciences de la Terre reconnaissent généralement quatre sphères, la lithosphère , l' hydrosphère , l' atmosphère et la biosphère ; ceux-ci correspondent aux roches , à l' eau , à l' air et à la vie . Certains incluent également la cryosphère (correspondant à la glace ) en tant que partie distincte de l'hydrosphère et la pédosphère (correspondant au sol ) en tant que sphère active et mélangée.
Rupture des sciences de la Terre
- Hydrologie
- Limnologie (science des eaux douces)
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Océanographie (sciences marines)
- Océanographie chimique
- Océanographie physique
- Océanographie biologique (biologie marine)
- Océanographie géologique (géologie marine)
- Lithosphère ( géosphère )
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Géologie
- Géologie économique
- Géologie de l'ingénieur
- Géologie environnementale
- Géologie historique
- Géologie planétaire et géographie planétaire
- Sédimentologie
- Stratigraphie
- Géologie structurale
- Géographie
- Géochimie
- Géomorphologie
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Géophysique
- Géochronologie
- Géodynamique (voir aussi Tectonique )
- Géomagnétisme
- Gravimétrie (également partie de la géodésie )
- Sismologie
- Glaciologie
- Hydrogéologie
- Minéralogie
- Pétrologie
- Spéléologie
- Volcanologie
- Systèmes
- Science du système terrestre
- Sciences de l'environnement
- Géographie
- Hypothèse de Gaïa
- Écologie des systèmes
- Géologie des systèmes
- Autres
Voir également
- Institut américain des géosciences
- Logiciel graphique pour les sciences de la Terre
- Géosciences environnementales
- GEO-LEO (GEO Library Experts Online)
- Glossaire des termes de géologie
- Liste des organisations géoscientifiques
- Liste des scientifiques de la Terre russes
- Liste des problèmes non résolus en géosciences
- Making North America (film PBS 2015)
- Nanogéoscience
- Association nationale des professeurs de géosciences
- Tourisme scientifique
- Structure de la Terre
Les références
Sources
- Adams, Simon ; Lambert, David (2006). Sciences de la Terre : Un guide illustré de la science . New York, NY : Chelsea House. ISBN 978-0-8160-6164-8.
- Joseph P. Pickett (éditeur exécutif) (1992). Dictionnaire du patrimoine américain de la langue anglaise (4e éd.). Boston, MA : Compagnie Houghton Mifflin . ISBN 978-0-395-82517-4.
- Simison, W. Brian (2007-02-05). "Le mécanisme derrière la tectonique des plaques" . Récupéré le 17-11-2007 .
- Smith, Gary A.; Jeu de mots, Aurora (2006). Comment fonctionne la Terre ? Géologie physique et processus de la science . Upper Saddle River, NJ : Pearson Prentice Hall. ISBN 978-0-13-034129-7.
- Oldroyd, David (2006). Cycles de la Terre : une perspective historique . Westport, Connecticut : Greenwood Press. ISBN 978-0-313-33229-6.
Lectures complémentaires
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- Korvin G., 1998. Modèles fractals dans les sciences de la Terre, Elsvier, ISBN 978-0-444-88907-2
- "Le bilan énergétique de la Terre" . Enquête climatologique de l'Oklahoma. 1996-2004 . Récupéré le 17-11-2007 .
- Miller, George A.; Christiane Fellbaum; et Randee Tengi; et Pamela Wakefield; et Rajesh Poddar; et Hélène Langone ; Benjamin Haskell (2006). "Recherche WordNet 3.0" . WordNet une base de données lexicale pour la langue anglaise . Princeton, NJ : Princeton University/Cognitive Science Laboratory . Récupéré le 2007-11-10 .
- "Éducation nationale de service d'océan de NOAA : Géodésie" . L'administration nationale des océans et de l'atmosphère. 2005-03-08 . Récupéré le 17-11-2007 .
- Reed, Christine (2008). Sciences de la Terre : décennie par décennie . New York, NY : Faits au dossier. ISBN 978-0-8160-5533-3.
- Tarbuck EJ, Lutgens FK et Tasa D., 2002. Sciences de la Terre, Prentice Hall, ISBN 978-0-13-035390-0