chapitre 1 l`énergie solaire et les condition météorologiques
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CHAPITRE 1 L’ÉNERGIE SOLAIRE ET LES CONDITION MÉTÉOROLOGIQUES Section 3 Interaction de l’énergie solaire avec le sol, l’eau et l’atmosphère Mécanismes de distribution de l’énergie solaire Au début du chapitre, tu as appris que le rayonnement était le seul mode de déplacement de l’énergie solaire dans l’espace entre le Soleil et la Terre. Tu as appris comment les océans et les très grandes étendues d’eau maintiennent une température assez constante et modère la température de l’atmosphère. Les températures du sol et de l’air sont très variables, même du matin au soir. En quoi les interactions de l’énergie solaire avec le sol et l’air diffèrent-elles de ses interactions avec l’eau ? Après que le sol et l’eau ont absorbé l’énergie rayonnante, les deux autres mécanismes de transfert d’énergie jouent un rôle, c’est-à-dire la conduction et la convection. Le rayonnement solaire de petites longueurs d’ondes pénètre dans l’atmosphère et est absorbé par le sol et l’eau. L’énergie rayonnante est convertie en énergie thermique. Le sol et l’eau transfèrent ensuite une partie de l’énergie thermique à l’air par conduction. Une partie de l’énergie de la Terre est convertie en rayonnement infrarouge de grandes longueurs d’onde qui est absorbé par les composantes de l’air et la convection joue un rôle à son tour. Brise de terre et brise de mer Les différences entre les chaleurs massiques et les mécanismes de réchauffement du sol et de l’eau font que les substances à la surface et audessus de la Terre sont à diverses températures. Un réchauffement inégal de l’air et du sol crée le vent. L’air en se réchauffant devient moins dense et s’élève. Elle est remplacée par le l’air froid ce qui crée un courant qui est à l’origine des brises de mer et de terre. Le jour, une brise de mer souffle vers la côte. Le soir, une brise de terre souffle vers la mer. Structure et caractéristiques des couches de l’atmosphère Les mécanismes de réchauffement de l’air et de création du vent se produisent uniquement dans les premiers kilomètres au-dessus de la surface de la Terre, c’est-à-dire dans la troposphère. Au-dessus de ce niveau, les changements des caractéristiques de l’atmosphère sont graduels. Les scientifiques reconnaissent quatre régions générales selon leur profil de température. Thermosphère : De 90 Km à 180 Km. Mésosphère : De 50 Km à 90 Km. Stratosphère : De 10 Km à 50 Km. Troposphère : De 0 Km à 10 Km. Formation des courants aériens et de la direction des vents dominants au Canada Étant donné la forme sphérique de la Terre, la surface du globe se réchauffe davantage à l’équateur qu’aux pôles. Ces régimes de hautes et de basses températures sont à l’origine des mouvements globaux de l’air. La configuration des vents dominants s’explique par une combinaison des mouvements de l’air causés par la convection (l’air se déplace vers le nord ou le sud) et par la rotation de la Terre (l’air se déplace vers l’est). Près de l’équateur, l’air monte et se dirige vers le nord ou vers le sud. Dès qu’il atteint 30o de latitude Nord ou Sud, l’air est tellement refroidi qu’il se met à redescendre vers la surface de la Terre. Une fois à la surface, une partie retourne vers l’équateur et une autre se déplace vers les pôles. En même temps, de l’air froid s’écoule des pôles vers l’équateur. Arrivé à environ 60o de latitude, il s’est suffisamment réchauffé pour commencer à remonter. Il en résulte les boucles fermées montrées ci-contre. Formation et développement des courants-jets polaires en été et en hiver au Canada Les courants-jets sont des zones étroites d’air qui se déplacent très rapidement dans le haut de la troposphère. Ils découlent du contact de l’air chaud et de l’air froid. La vitesse des vents d’un courant-jet varie entre 100 Km/h à 300 Km/h. Ces courants mesurent des milliers de kilomètres de longueur et quelques centaines de kilomètres de largeur par deux ou trois kilomètres d’épaisseur. On les observe aux frontières qui séparent les zones polaires et tempérées, et les zones tempérées et tropicales, comme l’illustre la figure ci-dessous. Durant l’hiver, la configuration des vents se déplace vers le sud, entraînant le déplacement du courant-jet. Durant l’été, le courant-jet remonte haut vers le nord. Les courants-jets qui agit sur le climat canadien, se forme à la rencontre des vents d’ouest dominants et des vents d’est polaires. Ces vents dominants expliquent pourquoi les systèmes météorologiques se déplacent généralement d’ouest en est au Canada. Ils ne forment pas de cercles parfais autour de la Terre, ils serpentent plutôt vers le nord et le sud, comme l’illustre la figure ci-dessous. En général le temps froid est au nord d’un courant jet et chaud au sud. Formation des masses d’air en Amérique du Nord Bien que l’air soit généralement en mouvement, il arrive souvent que de grands volumes d’air restent au même endroit assez longtemps pour acquérir les caractéristiques de température et d’humidité de la terre ou de l’océan en dessous. Quand cela se produit, nous sommes en présence d’une masse d’air. Les météorologues classifient les masses d’air au moyen du système représenté dans le tableau ci-contre. Les masses d’air sont classées selon le caractère continental ou maritime, ensuite les masses d’air sont classées selon qu’elles sont polaires ou tropicales. Évidemment, ces masses d’air ne sont pas toujours stationnaires.
