Itinéraire de découverte Météorologie : I. Définitions et historique : Définition : Météorologie : science qui étudie l'atmosphère terrestre. Elle a pour objet d'en connaître les états pour comprendre les phénomènes qui s'y déroulent afin de décrire le temps qu'il fait et de prédire le temps qu'il fera. La météorologie observe et étudie les trente premiers kilomètres de l'atmosphère en contact avec la surface de la Terre: la troposphère et la stratosphère inférieure. Les différentes zones de l'atmosphère (troposphère, stratosphère, mésosphère, thermosphère et ionosphère) sont séparées par des couches appelées tropopause, stratopause et mésopause … Atmosphère : Enveloppe gazeuse entourant la terre. Dans sa partie la plus épaisse elle mesure 1000 km. Elle est de moins en moins dense à mesure que l'on s'élève en altitude (les molécules de gaz sont donc de moins en moins sérrées). Elle nous protège des rayons solaires et évite les grandes variations de température entre le jour et la nuit. Sans atmosphère, les écarts de température entre le jour et la nuit seraient de plus de 200 °C (100°C le jour et –150°C la nuit). On distingue plusieurs zones dans l'atmosphère en fonction des variations de température (Voir photo ci-dessus). Historique : La météorologie est une science très récente. Certes, les érudits de la Grèce antique étaient très intéressés par l'atmosphère et dès le IVe siècle av. J.-C., Aristote rédigeait un traité intitulé Meteorologiae, traitant de «l'étude des éléments de l'air». C'est d'après cette œuvre que le terme moderne de météorologie a été forgé. Mais la météorologie a peu progressé jusqu'à l'époque moderne. Les premières observations scientifiques (au sol) eurent lieu à partir du milieu du XVIIe siècle quand furent inventés les instruments de mesure indispensables: le thermomètre de Galilée (1641), le pluviomètre de Castelli (1639), le baromètre de Torricelli (1643), l'anémomètre et le premier hygromètre de Hooke (1667). Pourquoi a-t-il fallu attendre l'invention de ces instruments ? II. Les grandeurs importantes : Quelles sont les grandeurs physiques importantes pour l'étude du temps ? 1. La température : La température est une mesure de la quantité de chaleur d'un corps. - L’unité de la température est le degré Celsius ( °C ). - La température se mesure à l’aide d’un thermomètre. - Il existe également des thermomètres à maxima et minima qui indiquent en plus la plus haute et la plus basse température de la journée. - Sur Terre la température en surface varie de -88,3°C à 58°C. Plus haute température ( moyenne annuelle ) : Massoua ( Ethiopie ): 30,2°C Plus basse température ( moyenne annuelle ) : Framhein ( Antarctique ): -25,8°C Thermomètre 2. La pression atmosphérique : - La pression atmosphérique est la pression de l’air qui nous entoure. - La pression se mesure en hectopascals (hPa) ( on utilise aussi le cm de mercure ). - La pression de l’air se mesure à l’aide d’un baromètre. - Il existe également des barographes qui enregistrent la pression à chaque instant de la journée. - Dans nos régions, la valeur moyenne de la pression atmosphérique est de 1013 hPa : - Si la pression atmosphérique augmente, il fera beau. On aura alors un anticyclone (A). - Si la pression atmosphérique baisse, il fera mauvais temps. On aura alors une dépression (D). Baromètre Barographe Sur les cartes météo, les dépressions et anticyclones sont entourés de courbes appelées isobares, reliant tous les points de même pression atmosphérique. Ces isobares, généralement espacés de 5 en 5 hPa, donnent une indication sur la vitesse du vent. Plus ils sont rapprochés et plus le vent soufflera fort. Carte des isobares sur l'europe et l'afrique du nord 3. Le vent : - A cause des différentes pressions, des différentes températures et du relief sur Terre, l’air se déplace. - On appelle ce déplacement: le vent. Les masses d'air se déplacent des zones de haute pression (où l'air est tassé) vers les zones de basse pression (où l'air est moins tassé) en suivant les isobares (voir Carte des isobares ci-dessus) . Car contrairement à ce que l'on pourrait imaginer, ceci ne se fait pas en ligne droite du cœur de l'anticyclone vers le cœur de la dépression à cause de la rotation de la Terre sur elle-même. Le vent suit les isobares en se dirigeant : vers l'intérieur d'une dépression (en "s'élevant") en tournant dans le sens contraire des aiguilles d'une montre. vers l'extérieur de l'anticyclone (en "tombant") en tournant dans le sens des aiguilles d'une montre. Ceci étant valable pour l'hémisphère nord, dans l'hémisphère sud, les vents tournent dans le sens contraire ! - Pour connaître la vitesse ( en km/h ) du vent on utilise un anémomètre En soufflant, le vent fait tourner les godets et une aiguille indique sa vitesse sur le cadran. La "force" du vent dépend de sa vitesse : elle s'exprime par des nombres [de 0 (calme) à 12 (ouragan)]. Anémomètre - Pour connaître la direction d’où vient le vent, on utilise une girouette. Girouette 4. La pluie et l’humidité : - L’air contient de la vapeur d’eau en plus ou moins grande quantité. C’est ce qu’on appelle l’humidité de l’air. - Pour mesurer l’humidité de l’air, on utilise un hygromètre. - Lorsque l’air est sec, l’hygromètre mesure 0%. Lorsque l’air est saturé d’humidité, l’hygromètre mesure 100%. Hygromètre -Quand la quantité de vapeur d'eau est trop importante, des gouttelettes se réunissent et il se forme des nuages. Les goutellettes deviennent des gouttes qui entrainées par leur poids vont tomber : c'est la pluie. - Pour connaître la quantité de pluie tombée (en mm), on utilise un pluviomètre. pluviomètre pluviographe Pluvio-nivomètre : il mesure la pluie ou l'équivalent en eau des chutes de neiges A gauche : pluviomètre au sol au centre d'une grille anti-rebond. Un pluviomètre est destiné à recueillir la pluie. La hauteur de pluie est mesurée à l'aide d'une éprouvette graduée. La grille anti-rebond permet d'éviter aux gouttes de pluie tombées à côté du pluviomètre de rebondir dans le pluviomètre. A droite : pluviographe : il enregistre les hauteurs d'eau tombées en fonction d'un pas de temps fixe ou variable. A terme, il permet de calculer l'intensité de la pluie. Plus forte précipitation annuelle : Kauai ( îles Hawaï ): 12 090 mm