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Question 2 : Qu'est ce que la couche d'ozone ?
- Une paroi solide protégeant la Terre des rayons du Soleil
- Une couche de gaz filtrant les rayons ultraviolets.
- Un ensemble de gaz polluants responsables du changement climatique
Réponse : La couche d'ozone est une des couches de gaz de l'atmosphère. Elle filtre les rayons
ultraviolets émis par le soleil.
Objectif: Bien cerner la différence entre la couche d'ozone et le gaz ozone, mais aussi comprendre
pourquoi et comment il faut protéger la couche d'ozone et se protéger de l'ozone.
Attention : Avant d'aborder cette question, il est préférable d'avoir travaillé sur l'exercice de sciences
de la page 38 du livret qui donne des informations sur les éléments de l'atmosphère. Autrement, on
peut aussi introduire les explications qui suivent simplement avec l'étude du tableau-réponse de cet
exercice (ci-dessous) ; ainsi lorsque les élèves réaliseront l'exercice, un travail de mémoire s'y adjoindra.
Atmosphère
Troposphère
Stratosphère
Mésosphère
Thermosphère
de 0 à 15 km d'altitude
de 15 à 50km d'altitude
de 50 à 85 km d'altitude
de 85 à 1000 km
d'altitude
La couche d'ozone
Les satellites
1400°C
Les nuages
Les papillons
Les avions
Tableau-réponse de l’exercice de sciences du thème de l’air, voir page 38 du livret de l’enseignant.
L’ozone est un gaz naturellement présent dans l’atmosphère, mais on le trouve en très faible quantité
par rapport à d'autres. L’ozone se situe à 90% dans la stratosphère et constitue la couche d’ozone. Le
reste de l’ozone se trouve dans la troposphère, c’est-à-dire entre la surface du sol et environ 15 km
d’altitude. L’ozone de la troposphère se concentre en particulier très près de la surface du sol où sa
présence provient de la pollution de l’air.
Ainsi on peut considérer que le « bon » ozone qui protège des rayons ultraviolets (UV) se situe dans la
stratosphère, entre 15 et 40 km d'altitude avec un pic aux alentours de 25 km, tandis que le « mauvais »
ozone, c’est-à-dire celui issu de la pollution, reste près du sol à environ 1 ou 2 km d'altitude.
La capacité de l’ozone à filtrer les UV assure la protection de la vie à la surface de la Terre. En effet,
ces rayons sont nocifs pour les êtres vivants car capables de détruire les molécules d’ADN.
Heureusement, la couche d’ozone absorbe les UV-B qui n’atteignent pas la surface. Par contre, les UV-A
ne sont que très faiblement absorbés et parviennent jusqu’au sol.
Les UV peuvent avoir des conséquences désastreuses sur la santé. Outre les coups de soleil et les
rides, ils favorisent l'apparition de cancers cutanés, de cataractes et affaiblissent le système
immunitaire. Il faut donc éviter de trop s'exposer au Soleil, en particulier lorsqu’il est au Zenith, mettre
des lunettes de soleil (surtout à la montagne et près des côtes), se protéger avec des crèmes solaires à
indice élevé, garder un tee-shirt à la plage, etc.
Le trou de la couche d’ozone au-dessus de l’Antarctique a été détecté pour la première fois en 1985 et
est dû principalement aux CFC (chlorofluorocarbones, voir exercice 1 de mathématiques de la page 37).
Dans l'atmosphère, les CFC, gaz émis principalement par les bombes aérosols et les réfrigérateurs,
détruisent l'ozone (en plus de leur contribution à l’effet de serre) et sont aujourd’hui interdits.
Cependant, ils ont une longue durée de vie et le trou d'ozone n’a pas encore fini de s'accroître,
permettant ainsi à une grande quantité de rayons UV d'atteindre la surface terrestre.
Comment protéger la couche d'ozone au quotidien ? S’assurer que son vieux réfrigérateur sera dépollué
avant d’être démantelé, c’est-à-dire que les CFC qu’il contient seront récupérés et non pas relargués
dans l’atmosphère. Ne pas utiliser de bombes aérosols ne portant pas le logo « Préserve la couche
d’ozone » :
Pour aller plus loin : Les CFC sont surtout émis dans l’hémisphère Nord alors que « trou d'ozone » se
situe au-dessus du pôle sud. Pourquoi le trou de la couche d'ozone s'est-il formé au-dessus d'un
continent non pollué par les activités humaines et non pas au-dessus des pays les plus pollueurs ?
En réalité, après leur émission, les CFC atteignent la stratosphère et sont soumis à la circulation
atmosphérique à grande échelle. Après une ou deux années, ils sont répartis à toutes les latitudes,
même très loin des régions où ils sont émis, et notamment au-dessus de l’Antarctique, là où les
températures très basses sont plus favorables à la destruction de la couche d’ozone que dans toute
autre région du globe.
Question 7 : Les nuages :
- Sont les mêmes depuis la formation de la Terre et se déplacent grâce aux vents ?
- Se créent avec les changements de température ?
- Sont une illusion d'optique due aux reflets des rayons du soleil dans l'atmosphère ?
Réponse : Les nuages se créent lorsque de l'eau sur Terre (océans, rivières, etc.), chauffée par le soleil,
s'évapore. Arrivée dans le ciel, l'air étant plus froid, la vapeur d'eau se condense et forme
les nuages.
Objectif: Mettre en évidence l'interaction entre l'eau et l'air, mais aussi qu'une pollution émise à un
endroit donné se déplace pour polluer de grands espaces au gré des vents.
Un nuage est formé d’un ensemble de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace, selon l’altitude) en
suspension dans l’air. Les nuages résultent de la condensation (ou congélation) de la vapeur d’eau
contenue dans l’air lorsqu’il refroidit. Inversement, quand l’air se réchauffe, les nuages se dissipent par
évaporation. Les nuages se déchargent aussi sous forme de précipitations (pluie, neige, grêle…) lorsque
les gouttelettes (ou cristaux) deviennent trop lourdes pour rester en suspension.
On distingue les nuages convectifs et les stratiformes, respectivement désignés par les termes
génériques de cumulus et stratus, et divisés en quatre familles selon la hauteur de leur base (et non
l'altitude de la cime).
Les nuages hauts (Famille A) se forment au-dessus de 5 000 mètres, dans des zones de basses
températures, et sont donc composés de cristaux de glace. Ils sont classés en utilisant le préfixe cirro- :
cirrus, cirrocumulus, cirrostratus et traînée de condensation (après le passage d’un avion).
Les nuages moyens (Famille B) se développent entre 2 000 et 5 000 mètres et sont formés de
gouttelettes d'eau. Ils sont classés en utilisant le préfixe alto- : altostratus, altocumulus, nimbostratus.
Les nuages bas (Famille C) se trouvent jusqu'à 2 000 mètres et sont constitués de gouttelettes d’eau. Il
n’existe pas de préfixe : stratocumulus, stratus, cumulus. Lorsque les stratus touchent le sol, ils
forment le brouillard.
Les nuages verticaux (Famille D) s'élèvent bien au-dessus de leur base et se forment à différentes
altitudes. Il s’agit des cumulonimbus.
Quelle est l'influence des nuages sur le climat ?
Les nuages ont un double rôle vis-à-vis du climat. Du fait de leur pouvoir réfléchissant (ou albédo), ils
renvoient vers l’espace une grande partie des rayons du Soleil : on parle de leur effet parasol, qui tend
à refroidir l’atmosphère. Mais ils contribuent aussi au réchauffement climatique par leur effet de serre
car ils contiennent de la vapeur d’eau (dont le coefficient est plus élevé que celui du CO2) et
absorbent une partie du rayonnement infrarouge émis par le sol.
En règle générale, les nuages bas ont un effet parasol important et un faible effet de serre. C'est
l'inverse pour les nuages hauts et fins. Si l’on fait le bilan de ces deux effets, les nuages ont un rôle
refroidissant.
Pour aller plus loin : Les traînées de condensation (ou traînées de vapeur) sont des nuages artificiels
créés par les réacteurs d’avion. Ce phénomène fait partie des sources de modifications anthropiques du
climat aux effets antagonistes complexes.
Les avions contribuent à l’effet de serre par leurs émissions de vapeur d’eau et de CO2 en haute
altitude (là où il n'y a pas de photosynthèse pour le réabsorber et où il resterait présent pendant
environ un siècle). Mais ils contribuent aussi localement et momentanément au refroidissement du
climat lorsque leurs traînées s’élargissent en formant de larges nuages et augmentent le
réfléchissement des rayons lumineux vers l’espace (albédo). Les vols de nuit, en revanche, ne
participent pas au réfléchissement des rayons du Soleil par leurs traînées et accroissent le
réchauffement du fait de l’effet de serre de leur CO2 et vapeur d’eau, ils faut donc les éviter.
En contribuant à maintenir l’atmosphère plus froide, les traînées d'avion exacerbent aussi les réactions
chimiques de destruction de la couche d'ozone.