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Enjeux planétaires contemporains. – 1
ère
partie : l’énergie.
- 2. Le défi énergétique
CORRIGÉ
Les documents utiles sont accessibles sur le site SVT à la rubrique Fiches et documents – TP.5
A. Modéliser pour appréhender les mouvements atmosphériques et leur rôle dans le
transport de l’énergie
1.
Mode opératoire et résultats schématisés
1. Allumer le bâton d’encens dans une atmosphère immobile - Observer.
2. Placer un bloc réfrigérant au-dessus de panache de fumée - Observer.
3. Placer un obstacle de même taille que le bloc réfrigérant au dessus du panache de fumée - Observer.
 Compléter et légender les schémas.
Les images interprétées sont accessibles directement sur le site de l’auteur Pierre Perez (se reporter à la
page « Fiches et documents » du site SVT pour le lien).
2. Interprétation du phénomène observé.
 Interpréter les résultats observés.
Témoin – Le panache de fumée s’élève verticalement (à condition d’avoir pris soin de supprimer tout
courant d’air).
Montage 1 – Au contact du bloc réfrigérant le panache de fumée redescend.
Montage 2 – Au contact d’un obstacle de même taille et dans la même position que le bloc réfrigérant,
la fumée contourne l’obstacle et s’élève.
Le panache de fumée matérialise des gaz chauds qui s’élèvent parce qu’ils sont moins denses (un gaz se
dilate en s’échauffant).
Au contact d’un obstacle, les gaz chauds contournent l’obstacle et continuent de s’élever, c’est donc le
fait que les gaz se refroidissent et se densifient au contact du bloc réfrigérant, qui explique la descente
du panache de fumée par augmentation de la densité (un gaz se rétracte en se refroidissant car son
volume diminue tout en gardant la même masse).
On observe l’amorce d’un mouvement de convection.
3. Validité du modèle.
Document 1 disponible sur la page « Fiches et documents » du site SVT : Les mouvements des enveloppes fluides.
 Évaluer et valider le modèle en mettant en parallèle les résultats de l’expérience et les phénomènes naturels.
Indiquer dans quelle partie du globe vous pouvez valider le mieux ce modèle.
À l’échelle de la planète, un phénomène identique s’observe.
Au niveau de l’équateur, la masse d’air chaud s’élève et fonctionne comme une énorme pompe à chaleur
ascendante.
L’air refroidi et sec redescend (subsidence) au 30e degré de latitude, il est sans doute responsable de
l’existence des régions désertiques qui ceinturent l’hémisphère Nord à cette latitude.
Le mouvement de convection mis en place se nomme cellule de Hadley. Par contre ces cellules ne se
prolongent pas vers le Nord et le Sud, elles sont prolongées dans les régions tempérées puis subpolaires
par des vents tourbillonnants (vents d’est et vents d’ouest).
 Conclure en indiquant quel effet aura ce phénomène physique sur le déplacement des courants atmosphériques
globaux et les climats de la planète.
Les mouvements de convection atmosphériques amorcés par la pompe à chaleur équatoriale sont
responsables du brassage des masses d’air, ce qui a pour effet de diminuer les contrastes de
température entre l’équateur et les pôles. Ainsi l’équateur est moins chaud et les pôles moins froids.
B. Modéliser pour comprendre l’origine de l’inégale répartition de l’énergie sur Terre
Il s'agit ici de matérialiser les effets de la rotondité et de l'inclinaison de l'axe de rotation de la Terre. En ce qui concerne la
période de l'année, deux situations particulières sont privilégiées dans cet exemple, les solstices d'été et d'hiver.
1. Observation sur un modèle A
On compare l’éclairement de quelques points du globe lors du solstice d’été (autour du 20 juin) et du solstice
d’hiver (autour du 20 décembre).
TP5_Envelopfluides_Cor.doc
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J-P Berger - 14/01/11
 Compléter le tableau de résultats.
Orifices
1 Nord
2
3 Central
4
5 Sud
Forme
Solstice d'hiver
Situations géographiques
Forme
Solstice d'été
Situations géographiques
C
B
A
B
C
Méditerranée
Éthiopie
Australie
Patagonie
Antarctique
C
B
A
B
C
Arctique
Europe
Mauritanie
Sri Lanka
Argentine
2. Modélisation B pour mettre en évidence que l’énergie reçue est fonction de
l’angle d’incidence des rayons.
Pour le corrigé des résultats et leur interprétation se reporter au fichier Excel corrigé disponible sur la
page « Fiches et documents » du site SVT pour le lien.
 Mettre en relation les résultats de cette modélisation avec ceux du modèle A.
Du fait de la sphéricité du globe terrestre les rayons solaires incidents qui atteignent la surface
recouvrent des surfaces différentes. Lorsque le soleil est au zénith à midi, la surface éclairée est petite et
concentre toute l’énergie. Plus on se dirige vers les pôles, plus le rayon incident est incliné, la surface
éclairée est plus grande et l’énergie y est donc moins concentrée.
Lire aussi l’aide à la compréhension sur la page « Résultats obtenus par différents groupes » disponible
sur la page « Fiches et documents » du site SVT pour le lien.
C. Mise en évidence du rôle des mouvements des enveloppes fluides à la surface de la
planète à partir de l’exemple du Gulf Stream
Les documents 2 à 7sont disponibles sur la page « Fiches et documents » du site SVT : Les mouvements des enveloppes
fluides.
 À l’aide du document 6, indiquer ce qui caractérise le Gulf Stream (localisation, trajet, situation superficielle ou
profonde, température).
Le Gulf Stream est un courant superficiel chaud qui prend naissance le long des Caraïbes et se dirige
vers le Nord en longeant les côtes de Floride. Ce courant contourne dans le sens horaire le dôme
(surpression océanique) formé au niveau de la Mer des Sargasses et quitte alors la côte américaine à la
hauteur de la Caroline du Nord pour se diriger vers l’Est c’est-à-dire vers les côtes européennes.
 En mettant en relation les documents 6, 5, 4 et 2, proposer une explication à l’origine du Gulf Stream
Le Gulf Stream naît de l’accumulation d’eau chaude superficielle dans le Golfe du Mexique et le long des
Caraïbes, poussée par les alizés (vents qui se dirigent d’est en ouest). Cette accumulation entraîne une
élévation de la surface de l’océan. L’eau accumulée s’écoule vers le Nord le long des côtes de la Floride.
 Pour conclure, à l’aide des acquis de la séance et du document 7, argumenter la double affirmation : « Les
courants des enveloppes fluides de notre planète ont pour origine l’énergie solaire, ils participent à une meilleure
répartition de cette énergie à la surface de la Terre.
Au niveau de l’hydrosphère, les différences de température des masses d’air créent des différences de
densité (l’air chaud est dilaté et s’élève créant une dépression au sol alors que l’air froid est contracté et
descend provoquant une haute pression). Les déplacements d’air permettent un brassage de l’équateur
vers les pôles et des pôles vers l’équateur.
Au niveau de l’hydrosphère, un courant de surface comme le Gulf Stream réchauffent l’Atlantique Nord,
c’est ce qui explique qu’à une même latitude, les côtes européennes longées par le Gulf Stream sont plus
tempérées que la côte Est de l’Amérique du Nord longée par le courant du Labrador.
D’autre part, un vaste courant mondial permet de brasser l’ensemble des eaux océaniques : au Nord de
l'Atlantique, les eaux de surface se densifient et plongent. L'augmentation de densité est liée au
refroidissement et à l'augmentation de la concentration en sel (sachant que les glaces de mer ne sont
pas salées). Le courant profond passe dans l'hémisphère Sud pour remonter en surface au niveau de
l'Océan Indien ou de l'Océan Pacifique 1000 à 1500 ans après.
TP5_Envelopfluides_Cor.doc
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J-P Berger - 14/01/11