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EPFL - LASEN Cours d’économie hydraulique 8 ème semestre Page 2 LASEN 1. Eau en tant que ressource 1.1 L’environnement planétaire Distante du soleil d’environ 149,6 millions de kilomètres, la terre sur laquelle nous évoluons, a été formée il y a 4,6 milliards d’années. C’est la troisième des planètes principales du système solaire après Mercure et Vénus dans l’ordre croissant des distances à ce dernier. La terre fait partie des planètes telluriques (structure rocheuse, comme Mars, Mercure et Vénus). Elle a la forme d’un ellipsoïde de révolution, aplati en ses pôles, d’un diamètre équatorial de l’ordre de 12'756 km, de 1'083,3 milliards de km 3 de volume, de densité moyenne de 5,52 et de 510,1 millions de km 2 de superficie. En sa partie la plus superficielle de l’écorce terrestre, sur les 20 km d’épaisseur environ et de formation plutôt rocheuse, la terre porte le nom de lithosphère (du grec "lithos", pierre). Cette lithosphère (voir illustration de ce qui va suivre à la Figure 1.3.1 plus loin) est : - soit recouverte d’eau, lieu de l’hydrosphère - soit recouverte de sol, lieu de la pédosphère qui renferme en faible profondeur les eaux captives et celles d’infiltration des nappes phréatiques L’enveloppe gazeuse terrestre, appelée l’atmosphère (du grec "atmos", vapeur) est constituée, outre d’azote (78%), d’oxygène (21%) et de gaz à l’état de traces comme l’hydrogène mais aussi de vapeur d’eau. Sa présence est due au phénomène de la gravitation qui retient les molécules gazeuses. A l’inverse, la lune qui est moins dense se trouve dépourvue d’atmosphère. Dans cet environnement, les êtres vivants sont présents en équilibre dynamique et fragile et constituent la biosphère. Ce monde du vivant, sous quelque forme que ce soit, représente l’ensemble de l’écosystème de la planète. On notera que l’eau est partout présente et est à la source de toute vie, d’où son importance fondamentale. 1.2 Eau, origine de vie Dans l’état actuel des connaissances de la science, aucun processus vital ne peut se faire sans la présence d’eau. Sans celle-ci, la vie terrestre qui a débuté il y a 4 milliards d’années serait impossible. A l’opposé, la planète Mars est sèche, froide et désolée et semble ne jamais avoir pu développer la vie 1/ . Composée de deux atomes d’hydrogène (abondant dans l’univers connu, voir Tableau 1.1) et d’un atome d’oxygène (plus rare, car 900 fois moins présent dans l’univers que l’hydrogène), l’eau (H 2 O) requiert pour sa formation une densité environnante forte, une température ne dépassant pas quelques milliers de degrés et un rayonnement ultraviolet modéré. Ce type de conditions existe dans le cosmos pour créer l’eau qui, sous la forme de vapeur d’eau, est la plus répandue. Ainsi, il y a une présence constante d’eau dans tout notre système solaire : des astrophysiciens pensent même que 6 à 7 milliards de tonnes de glace existeraient aux deux pôles de la lune ! 1/ Sciences et Avenir, février 2003, pages 82-83
EPFL - LASEN Cours d’économie hydraulique 8 ème semestre Page 3 LASEN Atomes Environnement planétaire Univers connu Eau de mer Corps humain Hydrogène (H) 90 66 63 Oxygène (O) 0,1 33 25,5 Hélium (He) 9 -- -- Carbone (C) 0,06 -- 9,5 Azote (N) 0,01 -- 1,4 Chlore (Cl) très faible proportion 0,33 -- Sodium (Na) très faible proportion 0,28 -- Manganèse (Mn) très faible proportion 0,033 -- Calcium (Ca) très faible proportion -- 0,31 Autres 0,83 0,357 0,29 Tableau 1.1 : Comparaison en (%) des éléments chimiques fondamentaux, selon [1] 2/ Outre le facteur vital, la présence d’eau joue un rôle capital : - pour le contrôle de la température terrestre - dans le cycle de l’eau lié à celui du soufre - pour le contrôle de la salinité des océans - dans les cycles du carbone et de l’oxygène (photosynthèse) 1.2.1 Contrôle de la température terrestre L’eau est indispensable à toute vie biologique. Pour que cette vie se soit maintenue sur terre, il a été nécessaire qu’une température moyenne de 13 à 15°C existe. Cela fut le cas grâce à l’effet albédo (fraction d’énergie solaire reçue qui est réfléchie ou diffusée essentiellement par les océans terrestres) et à l’effet de serre modéré (couche d’atmosphère formée de gaz carbonique (CO 2 ), de méthane (CH 4 ) et de vapeur d’eau (H 2 O)). A l’opposé, sur Vénus, l’atmosphère contient 97% de CO 2 et l’effet de serre y est si intense que la température sur cette planète atteint 460°C. 2/ Voir bibliographie en fin de document
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