Leçon TP 4 : Comment se répartie l`énergie solaire
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Thème : La planète Terre et son environnement Chap. 1 : La Terre est une planète du système solaire TP 4 : Comment se répartit l’énergie solaire ? Formuler le problème : Comment expliquer la répartition des différents climats entre l’équateur et les pôles alors que la quantité d’énergie qui arrive est la même ? Formulation d’hypothèses : o La distance Terre – Soleil est différente entre les pôles et l’équateur. o La quantité d’énergie absorbée est différente. o La répartition de cette énergie est différente selon les endroits du globe Activité 1 : A l’aide d’un faisceau lumineux (représentant un rayon solaire) éclairer un ballon représentant le globe. Déplacer le ballon de manière à éclairer l’équateur, un pôle et un point situé à 45° de latitude. N.B : On considère que les rayons du soleil arrivent de façon parallèles entre eux sur Terre. Q1 - Dessiner sur la feuille de papier millimétré la surface éclairée à l’équateur, aux pôles et à 45° de latitude. Estimer la surface éclairée en cm². Q2 - Que remarquez vous ? La surface sur laquelle se répartie le faisceau lumineux, est plus petite à l’équateur qu’aux pôles. La surface éclairée augmente lorsque l’on se déplace de l’équateur jusqu’aux pôles. Expliquer ce qu’est l’angle d’incidence : On mesure l’angle par rapport à la normale. L’angle d’incidence correspond à l’angle que forme le rayonnement solaire avec la surface terrestre. Q3 - Qu’en déduisez vous sur l’influence de l’angle d’incidence sur la surface éclairée ? Plus l’angle entre le rayon lumineux et la normale (perpendiculaire à la surface de la Terre) est grand, plus la surface est importante. Angle d’incidence Normale Surface de la Terre Augmentation de l’angle d’incidence Bilan Je vois que l’énergie lumineuse reçue se répartit sur une petite surface à l’équateur et sur une plus grande surface aux pôles. Or je sais que c’est la même quantité d’énergie qui est reçue. Donc j’en conclue qu’une même unité de surface (ex : 1 m2) à l’équateur reçoit plus d’énergie qu’aux pôles. Je vois que la température diminue de l’équateur aux pôles. Or je sais que la température dépend de l’énergie absorbée par unité de surface. Donc j’en conclue que l’énergie absorbée par unité de surface décroît de l’équateur aux pôles. C’est pour ça qu’il fait plus chaud à l’équateur ! Q4 - Quel élément de réponse apporte cette activité par rapport au problème posé ? La répartition des climats explique le fait que la Terre est sphérique. Activité 2 : énergie reçue et saison Problème : Comment expliquer l’alternance des saisons Q1 - Compléter le schéma ci-dessous ETE HIVER Consignes : colorie en jaune la surface éclairée par les rayons solaires disposés. Place les termes ETE et HIVER pour l’hémisphère nord en dessous du schéma approprié. NB : Le pôle Nord en hiver connaît 6mois de nuit alors qu’en été, il connaît 6 mois de jour. Pour connaître quelle figure correspond à l’hiver, il suffit de regarder si le pôle Nord est éclairé ou non ? S’il ne l’est pas éclairé, alors c’est bien l’hiver. Q2 - Comparer la quantité d’énergie reçue par unité de surface en été et en hiver. En été l’hémisphère Nord recoit plus d’énergie par unité de surface qu’en hiver. Q3 - Expliquer à quoi est due l’alternance des saisons. L’alternance des saisons est due au fait que l’angle d’incidence des rayons solaires varie. L’alternance des saisons Etude dans l’hémisphère Nord Thème : La planète Terre et son environnement Chap. 1 : La Terre est une planète du système solaire Grille d’évaluation : Critères Activité 1 : - Respect du protocole : les 3 surfaces sont correctes - Calcul des surfaces expliqué et exact - Surface de plus en plus grande vers les pôles - Définition de l’angle d’incidence - Angle d’incidence important grande surface - Bilan : Energie absorbée plus importante à l’équateur Activité 2 : Energie reçue et saison - Les surfaces éclairées sont bien coloriées - Les termes ETE/HIVER sont correctement placés. - Comparaison de l’energie reçue en été et én hiver - Alternance des saisons = Bilan Points Notes /11 1,5 2 2 1 2 2,5 / 7 1,5 1,5 2 2 Présentation : (Fautes d’orthographe, soin du CR, Phrases rédigées et précises) / 2 TOTAL : /20
