GEO4 : Chapitre 3 Mouvements de la Terre

Geo 4 – Mouvements de la Terre GEO4 : Chapitre 3 Mouvements de la Terre Notre-­‐Dame des Champs 1. Introduction : L’alternance jour/nuit est le mouvement de la Terre qui est le plus perceptible par l’homme. En effet, tout son cycle de vie est influencé par cette succession de phases diurnes et nocturnes. Cette alternance est-­‐elle toujours la même toute l’année ? La durée du jour correspond-­‐elle à la durée de la nuit ? Exercice : Représentez graphiquement la durée du jour dans la ville de Bruxelles à l’aide du tableau suivant : La durée variable du jour et de la nuit est fonction : -­‐ -­‐ Ch.3: p1
Geo 4 – Mouvements de la Terre 2. La rotation de la Terre Quelles sont les caractéristiques de la rotation de la terre ? Les trois conséquences de la rotation terrestre sont : -­‐ La succession du jour et de la nuit -­‐ L’aplatissement de la terre au niveau des pôles (force ……………………………) -­‐ La force de Coriolis Dessinez les effets de la force de Coriolis dans les deux hémisphères : Donc en résumé : -­‐ Dans l’hémisphère ………… , tout objet en mouvement sera dévié vers la ……………… -­‐ Dans l’hémisphère ………… , tout objet en mouvement sera dévié vers la ……………… Ch.3: p2
Geo 4 – Mouvements de la Terre 3. La révolution Terrestre En plus de son mouvement de rotation sur elle même, la terre effectue un mouvement de révolution autour de son étoile, le soleil. Ce mouvement est périodique et quasi-­‐circulaire (orbite elliptique, voir plus bas). Il s’effectue en 365 jours et ¼ (5h 48’ 48’’). Pendant qu'elle tourne sur elle même dans le sens anti-­‐horlogique, elle aura accompli, toujours dans le sens anti-­‐horlogique, 1/365ème de tour autour du Soleil. Le dessin ci contre montre dans le détail la phase d'hiver. Au solstice d’hiver (21 décembre) les rayons du soleil sont respectivement perpendiculaires au tropique du Capricorne. Tandis qu’au solstice d’été (21 juin) les rayons du soleil sont perpendiculaires au tropique du Cancer. De même, le Cercle polaire arctique est éclairé en entier durant un jour tandis qu'il fait nuit au Cercle polaire antarctique et vice-­‐versa six mois plus tard. Par contre aux équinoxes de printemps et d'automne (21 mars et 22 septembre) les rayons du Soleil sont perpendiculaires aux divers points de l'équateur et le jour et la nuit ont respectivement 12 heures de durée en tous les points du globe. On comprend ainsi que c'est bien l'obliquité de 23°27' de l'axe de la Terre avec le Plan de l'écliptique terrestre qui provoque les saisons. Ch.3: p3
Geo 4 – Mouvements de la Terre 3.1. Les saisons Les saisons résultent de l'inclinaison de l'axe de rotation de la Terre par rapport au plan de son orbite. L'angle que fait l'axe de rotation de la Terre et la normale au plan de l'orbite est fixe et égal à 23° 27'. En conséquence, au fur et à mesure de la progression de la Terre sur son orbite autour du Soleil, l'orientation des rayons solaires varie au cours de l'année selon la latitude. Plus l'incidence des rayons solaires est grande, plus l'énergie interceptée par unité de surface est faible. Les apports énergétiques varient donc en un même lieu au cours des saisons et bien sûr au cours de la journée. L'été est la saison chaude de l'hémisphère boréal (HN) et la saison froide de l'hémisphère austral (HS). Le début de chaque saison est défini respectivement par les solstices (été et hiver) et les équinoxes (printemps et automne). 3.2. Histoire de calendriers La durée d’une révolution complète est de 365 jours 5 heures 48 minutes et 48 secondes. Comme l’homme a depuis toujours essayé d’organiser la vie agricole, sociale et religieuse de ses sociétés, il a du trouver un moyen de se repérer par rapport aux phénomènes périodiques. A la fondation de Rome (753 avant J.C.), les Romains ont utilisé l’année primitive dite de Romulus (premier roi de Rome). Elle comprenait 10 mois totalisant 304 jours (4 mois de 31 jours et 6 mois de 30). Ils la tenaient d’un ancien peuple, les Albains. Ce calendrier est curieux, avec des mois ne correspondant pas à la lunaison (et donc une dérive de la lune), et une année ne correspondant pas plus au soleil! On pourrait presque dire que ce calendrier n’est ni solaire, ni lunaire… Les années sont numérotées à partir de la fondation de Rome, à partir de 1 (les Romains ne connaissaient pas le chiffre zéro). Martius, Aprilis, Maïus, Junius, Quintilis, Sextilis, September, October, November, December Cette année étant beaucoup trop courte par rapport à l’année tropique, on ajoutait le nombre de jours suffisant pour rattraper l’erreur après le mois de December. Ce rattrapage était empirique, les jours ajoutés ne portaient pas de nom. Vers 715 avant JC, on systématisa le rattrapage en ajoutant deux mois, ce qui porta l’année à 355 jours (4 mois de 31 jours, 7 de 29 et 1 de 28). Ces mois ont pris les noms de Januarius (29 jours) et Februarius (28 jours), consacrés à Janus, roi du Latium et dieu de la paix, et à Febbruo, dieu des morts. Mais cela n’était pas encore parfait et il fallait sans cesse rajouter des jours en cours d’année. Ch.3: p4
Geo 4 – Mouvements de la Terre En 45 ACN, Jules César, impose une réforme au calendrier (le calendrier Julien). Dans celui-­‐ci l’année est divisée en 12 mois, et 365 jours, sauf pour les années bissextiles (1 année sur 4) où elle en compte 366. Donc en moyenne 365 jours et ¼. Ce calendrier fixe donc une année qui est 11 minutes et 12 secondes plus longue que la durée de révolution terrestre. Il y a donc un décalage en ce qui concerne les saisons au bout d’un certain temps. En 1582, il y avait 10 jours de décalage, ce qui a amené le pape Grégoire XIII à transformer le calendrier Julien. Par un édit du pape, le lendemain du 4 octobre fut le vendredi 15 octobre. Ces 10 jours n’ont donc « jamais existé » dans notre calendrier… La différence entre le calendrier Grégorien et le calendrier Julien est que les années indiquant les siècles ne sont plus bissextiles, sauf celles divisibles par 400. Ce système nous permet d’être en phase avec le soleil jusqu’en 5038… nous avons donc largement le temps. Même dans les noms des jours, l’origine romaine se fait ressentir : Depuis la nuit des temps, les Anciens avaient remarqué la présence de 7 "astres errants" parmi les étoiles. Ces astres errants étaient associés à des divinités remarquables qui étaient vénérées à tour de rôle (afin d'éviter des colères et des jalousies divines inutiles). Ces 7 astres sont : le Soleil, la Lune, Mercure, Vénus, Mars, Jupiter et Saturne. Leurs noms vont être associés aux jours de la semaine dans la plupart des langues européennes. Tous les noms des jours de la semaine sont des noms composés. On y trouve à chaque fois la syllabe "DI" qui vient du Latin DIES signifiant : jour. • LUNDI, c'est LUNAES DIES, jour de la LUNE • MARDI, c'est MARTIS DIES, jour de MARS • MERCREDI, c'est MERCURII DIES, jour de MERCURE • JEUDI, c'est JOVIS DIES, jour de JUPITER • VENDREDI, c'est VENERIS DIES, jour de VENUS • SAMEDI, c'est SABBATI DIES, jour du SABBAT. Cela nous indique tout de suite que la semaine est d'origine Hébraïque. En Anglais, Samedi c'est SATURDAY, le jour de SATURNE. Il est vrai qu'en français, c'est plus facile de dire SAMEDI que SATURDI. Mais ça ne serait qu'une histoire d'habitude. • DIMANCHE, c'est DIES DOMINICA, le jour du Seigneur. Les premiers chrétiens ont substitué cette dénomination à celle du jour du Soleil. Religion oblige ! En Espagnol, c'est DOMINGO. En Anglais ou en Allemand, nous trouvons encore SUNDAY et SONNTAG : jour du SOLEIL. Ch.3: p5
Geo 4 – Mouvements de la Terre 3.3. Mesures du temps Nous venons donc de voir comment, à l’aide des calendriers, on a mesuré le temps à l’échelle d’une année, c’est à dire les « temps longs ». Maintenant l’homme a aussi mesuré le temps sur de plus courtes périodes et avec de plus en plus de précision. Pour y arriver, depuis l’antiquité, il a utilisé différentes techniques. Avant de passer en revue les techniques qui ont le plus marqué la vie des hommes intéressons nous à notre perception de la journée. Les hommes très tôt essayé de se repérer durant la journée. La première période divisée en « heures » fut la nuit, il y a environ quarante-­‐et-­‐un siècles. En effet, les Egyptiens déjà, ont divisé le ciel nocturne en 36 « décans » (divisions). Ces divisions étaient censées représenter les principaux dieux égyptiens ; et le lever ou le coucher de ces étoiles à l’horizon indiquait donc l’heure. Cependant comme au solstice d’été les nuits sont plus courtes, seuls 12 décans étaient visibles. Ils décidèrent donc que de ne garder que 12 divisions de leur nuit. Enfin, par symétrie ils auraient divisés la durée du jour en 12 périodes. Cette technique n’était véritablement utilisée que dans un but religieux et n’intéressait véritablement que le pharaon dans sa relation avec les dieux. C’est aussi à cette époque qu’apparaît le premier cadran solaire. Sous forme de L, les graduations sont fixes et ne tiennent pas compte de l'influence de la saison : une journée est divisée en douze heures quelle que soit sa durée. Les heures indiquées n'ont donc pas la même longueur tout au long de l'année, plus longues l'été que l'hiver. Cette division en deux fois douze heures sera conservée et va se répandre en Grèce et se perpétuer par la suite, jusqu'à nos jours. Nos 24 heures sont d’origine égyptiennes. Le système de numération babylonien était sexagésimal, la division de l'heure et des minutes a repris ce système. Ainsi, l'heure est divisée en 60 minutes et la minute en 60 secondes. Soixante est un nombre qui a la particularité d'avoir un grand nombre de diviseurs entiers (1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 15, 20, 30 et 60), ce qui facilite les calculs astronomiques. Nos minutes et secondes sont donc d’origine babyloniennes. Mais l’homme ne s’est pas contenté d’observer la nature (les astres) pour se repérer dans le temps. En effet, ne pouvant pas contrôler ces phénomènes naturels, il a du inventer des instruments afin de pouvoir mesurer le temps quand bon lui semble. Ch.3: p6
Geo 4 – Mouvements de la Terre C’est ainsi que sont nés les instruments suivants (complétez en fonction des éléments vus au cours) -­‐ Clepsydres : -­‐ Cadrans Solaires : -­‐ Sabliers : -­‐ Horloges mécaniques (poids) : -­‐ Horloges mécaniques (balancier) : -­‐ Horloges portables : -­‐ La montre à quartz : -­‐ L’horloge atomique : Cependant avec l’apparition du télégraphe et du chemin de fer, une uniformisation du temps va devenir nécessaire. C’est donc au 18 è siècle que l’idée des fuseaux horaires va émerger. D’abord imaginé par un mathématicien italien c’est Stanford Flemming en 1876 qui va développer le concept des fuseaux horaires avec Greenwich comme méridien de référence. En 1884, un conseil de 27 pays va se réunir et créer la carte du monde des fuseaux horaires. Dessine ci dessous la manière dont on détermine les fuseaux horaires par rapport à Greenwich. Sur la page suivante, vous trouverez la carte des fuseaux horaires telle qu’elle est définie actuellement : -­‐ Coloriez le méridien de Greenwich et la ligne de changement de date. -­‐ Qu’observez vous de spécial sur cette carte ? Quelles sont les irrégularités ? Ch.3: p7
Geo 4 – Mouvements de la Terre Ch.3: p8
Geo 4 – Mouvements de la Terre Pourquoi une ligne de changement de date a-­‐t-­‐elle été tracée de l’autre côté du méridien de Greenwich ? Exercices sur les fuseaux horaires : 1. Un avion décolle de à 9hoo (TU) de Rio de Janeiro, il atterrit à Paris à 20h00 (TU). 2. Quelle à été la durée du vol ? 3. Un avion décolle de à 22hoo (TU) de Sidney, il atterrit à Mexico à 18h00 (TU). Quelle à été la durée du vol ? 4. Un avion décolle de à 18hoo (TU) de Tokyo, il fait une escale de 2h à Londres et vole ensuite 13h. A quelle heure atterrit-­‐il à Los Angeles ? 5. Un avion décolle de l’aéroport de Bruxelles à 10h00. Quelle est l’heure locale d’atterrissage à New York après un vol d’une durée de 7 heures ? Ch.3: p9
Geo 4 – Mouvements de la Terre 4. Les marées 4.1. Les mouvements de la lune Lors de sa révolution autour de la Terre, la Lune présente à la Terre différentes portions de sa face éclairée par le Soleil. C'est ce qu'on appelle les phases. Lors de sa révolution autour de la Terre, la Lune effectue dans le même temps une rotation autour de son axe, de sorte qu'elle présente toujours la même face à la Terre. •
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Quand la Lune est située entre le Soleil et la Terre, elle présente son côté obscur : c'est la phase de nouvelle lune au cours de laquelle cette dernière n'est pas visible de la Terre. Puis, la portion de surface éclairée, visible de la Terre, augmente, et on observe la phase appelée « premier croissant ». La phase suivante où l'on peut distinguer une demi-­‐lune est le premier quartier. La portion éclairée devient ensuite supérieure à la moitié du disque lunaire. On dit que la Lune est gibbeuse. Lorsque la Lune est à l'opposé du Soleil par rapport à la Terre, on la voit totalement éclairée : c'est la phase de pleine lune. Progressivement, la portion visible devient plus petite et la Lune redevient gibbeuse. Aux trois quarts du cycle lunaire, une moitié de la Lune est à nouveau éclairée : cette phase est le dernier quartier. La portion éclairée devient ensuite inférieure à la moitié du disque lunaire et on arrive à la phase dénommée dernier croissant. Au bout d’un mois lunaire d’une durée de 29 jours et demi, arrive la phase de nouvelle lune Ch.3: p10
Geo 4 – Mouvements de la Terre 4.2. Le flux et le reflux Pendant environ 6 heures, le mouvement d'avancée de la mer sur la côte recouvre la plage : c'est le flux ou montant (marée montante). Après quelques instants, la mer reste au même niveau, c'est l'étale. Ensuite, pendant environ 6 heures, le mouvement de recul de la mer découvre la plage : c'est le reflux ou baissant (marée descendante). La différence verticale entre le niveau de la basse mer et celui de la pleine mer est l'amplitude de marée. La surface du littoral alternativement recouverte et découverte par la marée constitue l'estran. La plupart des côtes connaissent un rythme semi-­‐diurne : deux marées hautes et deux marées basses par jour lunaire (24 h 50 min 28 s). 4.3. L’explication des marées La Lune, comme le Soleil, exerce une force d'attraction sur la Terre. La Lune, beaucoup plus proche de la Terre que le Soleil, est la principale cause du mouvement oscillatoire de la mer. • Quand la Lune se trouve au-­‐dessus d'un point donné du globe (A), elle attire vers elle la masse d'eau des océans. La mer y est haute et la marée est dite directe. • À l'opposé de ce point A, soit au point B, la Terre fait écran à l'action de la Lune et la masse d'eau se trouve relâchée dans le sens opposé : la mer y est haute et la marée est dite opposée. Les régions situées en A et B sont le siège de hautes eaux. • La mer est basse en C et C : la masse d'eau s'est déplacée en A et B. • Les régions proches de C et de C sont le siège de basses eaux. La variation du niveau qui sépare la marée haute de la marée basse est Y amplitude de marée ou marnage. Le Soleil, bien que 390 fois plus éloigné de nous a aussi une influence sur les marées. Mais son pouvoir d'attraction ne représente que 46 % de celui de la Lune. Il donne lui aussi naissance à deux ondes de marées diamétralement opposées. Sur le schéma, la Terre, la Lune et le Soleil sont alignés : les attractions lunaire et solaire coïncident ; la mer monte plus haut sur la plage à marée haute et descend plus bas à marée basse : la marée est de « vive eau ». La force d'attraction solaire augmente lorsque la distance entre le Soleil et la Terre diminue. À ces époques, les marées sont plus importantes et, lorsque la Terre, la Lune et le Soleil sont alignés, l'attraction est maximale Ch.3: p11
Geo 4 – Mouvements de la Terre 4.4. Au court d’une journée Là où les côtes connaissent 4 marées par jour, sachant qu'un jour lunaire dure 24 h 50 min 28 s, le temps qui sépare chacune de ces marées est de 6 h 12 min 37 s. Les deux marées hautes et les deux marées basses alternent suivant un cycle perpétuel. D'un jour à l'autre, l'heure de la marée est décalée de 50 min et 28 s. 4.5. Au cours d’un mois Au cours d'un mois, les positions du Soleil et de la Lune sont différentes par rapport à la Terre. Lorsque la Lune, la Terre et le Soleil sont alignés, les trois astres sont dits en conjonction. Lorsque la Lune et le Soleil forment un angle droit par rapport à la Terre, les trois astres sont dits en quadrature. Lorsque les actions du Soleil et de la Lune s'additionnent, les marées sont importantes et sont dites marées de vive eau. Lorsque les actions du Soleil et de la Lune sur les masses d'eau se contrarient, les marées sont faibles et sont dites marées de morte eau. 4.6. Exercices Ch.3: p12
Geo 4 – Mouvements de la Terre 5. La structure de l’atmosphère Qu’est ce que l’atmosphère ? L'atmosphère est la couche d'air qui entoure le globe terrestre. L'atmosphère est un peu comme un océan. Alors que l'océan recouvre une bonne partie des fonds marins, l'atmosphère pour sa part repose sur toute la surface du globe. Du point de vue de la physique, l'atmosphère obéit aux mêmes lois que l'eau puisqu'il s'agit d'un fluide. La seule différence est que la densité de l'atmosphère est plus faible que celle de l'eau. L'atmosphère fait partie de la famille des gaz. Elle est plus épaisse à l'équateur qu'aux pôles et elle prend alors un peu la forme d'une sphère légèrement aplatie, tout comme la terre d'ailleurs. Toutes ces molécules sont soumises à deux forces: • les molécules ont une vitesse qui tentent d'aller vers l'espace (force centrifuge due à la rotation) • le poids des molécules tend à les faire tomber sur notre globe (conséquence de l'attraction terrestre) Le résultat de ces deux forces fait en sorte que 80% à 90% de la masse de l'atmosphère se trouve dans la couche atmosphérique la plus proche de la surface terrestre. 5.1. Les couches de l’atmosphère L'atmosphère se divise en plusieurs grandes parties: Légende : ALT P (km) (hpa) E D d 500 10-­‐8 +500°C -­‐90°C C 0°C c 85 b 50 10-­‐2 40 3 -­‐5°C B 25 26 a -­‐56°C 10 264 5 A 15°C Ch.3: p13
1 889 -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐ A) B) C) D) E) -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐ a) b) c) d) Geo 4 – Mouvements de la Terre La Troposphère L’épaisseur la troposphère est variable: 7 kilomètres de hauteur au-­‐dessus des pôles, 16 kilomètres au-­‐dessus de l'équateur et environ 13 kilomètres, selon les saisons, dans la zone tempérée. C'est dans cette couche qu'on retrouve la plus grande partie des phénomènes météorologiques. Au fur et à mesure qu'on s'élève dans la troposphère la température décroit de -­‐1°/100m (air non saturé en humidité) ou de -­‐
0.6°/100m (air saturé en humidité). L'air près du sol est plus chaud qu'en altitude car la surface réchauffe cette couche d'air. La Stratosphère C'est dans la stratosphère qu'on trouve la couche d'ozone. Cette dernière est essentielle à la vie sur Terre, car elle absorbe la majorité des rayons solaires ultraviolets qui sont extrêmement nocifs pour tout être vivant. Cette absorption provoque un dégagement d'énergie sous forme de chaleur. C'est pourquoi la température augmente lorsqu'on s'élève dans la stratosphère. Les mouvements de l'air y sont moindres, l’environnement est plus calme. La Mésosphère Dans cette couche, la température recommence à décroitre avec l'altitude pour atteindre -­‐80°C à une altitude d'environ 80 km. En y pénétrant, pour descendre sur Terre, la majorité́ des météorites s'échauffent contre les quelques particules d'air qu'ils rencontrent encore et sont détruits avant d'atteindre le sol (étoiles filantes). La Thermosphère Ici, la température augmente avec l'altitude et peut dépasser 1000°C. La thermosphère atteint des milliers de kilomètres d'altitude et disparait graduellement dans l'espace. La thermosphère est la région où près des pôles se forment les aurores boréales et australes. La pression y devient presque nulle et les molécules d'air sont très rares. La partie inferieure de la thermosphère est appelée l'ionosphère. L'ionosphère réfléchit les ondes courtes (ondes radio). Ces ondes, émises par un émetteur, rebondissent sur l'ionosphère et sont renvoyées vers la Terre. Si elles sont retournées avec un certain angle, elles peuvent faire presque le tour du globe. L'ionosphère permet donc de communiquer avec des régions très éloignées. 6. La composition chimique de l’atmosphère La composition chimique de l'atmosphère comprend pour l'essentiel, de l'azote (78%), de l'oxygène (21%), des gaz rares (Argon, Néon, Hélium...) et dans les basses couches, de la vapeur d'eau et du dioxyde de carbone (CO2). Les constituants de l'air atmosphérique peuvent être classés en deux catégories • les constituants comme l'azote, les gaz rares, dont la concentration est constante, tout au moins dans les basses couches de l'atmosphère. • les constituants dont la teneur varie dans l'atmosphère, tels que le dioxyde de carbone et surtout la vapeur d'eau. L'ensemble des gaz, dont les proportions restent constantes, forme l'air sec. Ch.3: p14
Geo 4 – Mouvements de la Terre Gaz constituants de l'air sec Azote (N2) Oxygène (O2) Argon (A) Dioxyde de carbone (CO2) Néon (Ne) Hélium (He) Krypton (Kr) Hydrogène (H2) Xénon (Xe) Ozone (O3) Radon (Rn) Volumes
(en %) 78,09 20,95 0,93 0,035 1,8 10-3 5,24 10-4 1,0 10-4 5,0 10-5 8,0 10-6 1,0 10-6 6,0 10-18 7. Bilan énergétique lié à l’atmosphère Légende Que peut-­‐on en conclure sur l’absorption énergétique des particules solides ? **
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* Ch.3: p15
Geo 4 – Mouvements de la Terre 6. La circulation générale de l’atmosphère Qu’observons nous à l’échelle du globe ? -­‐ -­‐ -­‐ Nous allons donc étudier quels sont les moteurs de cette dynamique dans la troposphère. 6.1. Evolution de l’énergie reçue au cours de l’année Nous observons sur les deux figures ci-­‐dessus que l’énergie reçue au sol n’est pas constante en latitude et durant l’année. Les rayons du soleil auront donc une incidence différente en fonction que l’on se trouve au pôle ou à l’équateur. La zone intertropicale recevra donc plus d’énergie solaire par unité de surface que ailleurs sur le globe. Complétez le schéma ci-­‐contre à Comment appelle-­‐t-­‐on ce mouvement vers le haut ? Ch.3: p16
Geo 4 – Mouvements de la Terre En surface, ce mouvement de convection va créer un appel d’air, tandis qu’en altitude, l’air va se refroidir et va se redistribuer au nord et au sud dans les zones tropicales. Ce mouvement circulaire s’appelle : Schématisation de la circulation générale de l’atmosphère La zone de convergence intertropicale (ZCIT) est donc une zone où les masses d’air convergent et s’élèvent à cause des rayons du soleil qui sont perpendiculaires à sa surface. L’air va se refroidir en altitude et va retomber plus loin dans les latitudes proches de 30°. Ch.3: p17
Geo 4 – Mouvements de la Terre 6.2. Formation des nuages en zone tropicale Comment se forment les nuages ? L’air se comporte comme une éponge : • Si on lui rajoute de l’eau, celle-­‐ci ne va pas s’écouler tout de suite mais va rester, s’accumuler, dans les pores de l’éponge. • Mais à un moment l’éponge va arriver à saturation et l’eau va commencer à couler. Si nous considérons la quantité d’eau contenue dans une masse d’air, nous pouvons parler d’Humidité Absolue (HA). Celle ci représente donc la quantité d’eau contenue dans un volume d’air et sera calculée en (unité) …………. La Capacité Hygrométrique Maximale (CHM) sera la capacité maximale de vapeur d’eau qu’une masse d’air (cf. éponge) pourra contenir, c’est-­‐à-­‐dire son niveau de saturation. Quelle sera l’unité de la CHM ? Comme le montre le graphique ci-­‐contre, la CHM sera fonction de la température. Quelle sera la CHM -­‐ à 0°C ? -­‐ et à 10°C ? Enfin, l’Humidité Relative, mesure le pourcentage d’humidité présent dans une masse d’air ( ) par rapport à ce que celle-­‐ci pourrait contenir au maximum ( ). Quelle est sont unité ? Et sa formule ? A la page suivante se trouve le tableau de correspondance T°C / HR / HA / CHM Ch.3: p18
Geo 4 – Mouvements de la Terre Les nuages se forment donc par refroidissement. Les masses d’air s’élèvent à cause de la convection de l’air et perdent 1°/100m en moyenne. Lorsque la température diminue, la CHM diminue aussi, et donc à un moment donné de son ascension, l’HR pourra devenir égale à la CHM et donc la masse d’air sera saturée. De fines particules solides (poussières, cendres de volcans, pollens, etc.) vont servir à la vapeur d’eau à se condenser en gouttelettes d’eau. Mais les gouttelettes sont si petites (quelques micromètres), qu’elles restent en suspension dans l’air. La figure de la page suivante donne une meilleure estimation des dimensions de ces gouttelettes. Enfin, les gouttelettes vont former des gouttes d’eau par coalescence. Cette formation sera d’autant plus importante que les turbulences d’air seront élevées. Une fois que les gouttes sont assez grosses pour vaincre la gravité et les mouvements ascendants, elles tombent sous forme de précipitations. Ch.3: p19
Geo 4 – Mouvements de la Terre Voilà donc pourquoi des nuages apparaissent fréquemment en zone intertropicale. 6.3. Subsidence de l’air en zone tropicale L’air venant de la ZCIT se refroidit en altitude et redescend à des latitudes se trouvant aux alentours des 30°. Cet air sec (il s’est déchargé de son humidité en zone équatoriale par précipitation) va « créer » des climats désertiques dans ces latitudes (désert du Sahara, etc.). Les seuls nuages que l’on pourra observer dans cette zone seront les cirrus d’altitude (nuages de glace situés vers 8-­‐10 km d’altitude). 6.4. Subsidence de l’air en zone polaire Le deuxième moteur de la circulation générale de l’atmosphère se trouve en zone polaire. A cet endroit, l’air en altitude est excessivement froid (à certaines périodes de l’année, cette masse d’air ne reçoit même pas de rayons du soleil). Ce qui va provoquer un mouvement de subsidence autour des pôles (l’air froid va donc s’écouler autour des pôles). Cette masse d’air froid va donc rencontrer violemment la masse d’air relativement chaud venant des tropiques (subsidence à 30°) et qui va créer une zone de basse pression à nos latitudes (50°). L’air chaud va donc monter au dessus de l’air froid (par densité) et créer une ascendance forcée. Vous connaissez maintenant le mécanisme, qui dit ascendance, dit perte de température (1°/100m), saturation, condensation, coalescence et précipitations. Voilà pourquoi il pleut souvent dans nos latitudes (merci qui ?). Lorsque les masses d’air vont avoir tendance à monter en altitude, comme dans la zone équatoriale ou à nos latitudes on sera en position de basse pression (dépression). Dans le cas inverse, lorsque les masses d’air vont avoir tendance à chuter, comme aux pôles ou en zone tropicale, on sera en situation de haute pression (anticyclone). Complétez votre schéma de la p17 en fonction des derniers éléments abordés ci-­‐dessus. Ch.3: p20
Geo 4 – Mouvements de la Terre 6.5. Influence de l’effet de Coriolis Dans l’hémisphère Nord les masses d’air sont déviées vers ? Dans l’hémisphère Sud les masses d’air sont déviées vers ? Complétez le schéma suivant : Nous obtenons donc le tableau suivant : Complétez le schéma de la p17 en tenant compte de l’effet de Coriolis. Ch.3: p21
Geo 4 – Mouvements de la Terre 6.6. La formation de fronts chauds et fronts froids Voici une carte de l’atlantique nord près des côtes européennes. La rencontre de masses d’air chaudes et froides n’étant pas régulière, on va voir apparaître des fronts chauds et fronts froids à la surface de la terre. C’est ce qui intéresse les météorologues afin de prédire quel temps on aura dans les prochains jours. Dans un front chaud, la masse d’air chaude va monter au dessus de la masse d’air froide alors que ces deux masses d’air ont la même direction. La rencontre est donc relativement douce et va créer des précipitations souvent longues et continues (nimbostratus). Après le passage d'un front chaud : éclaircies et mauvaise visibilité. La pression remonte rapidement. Le beau temps sera de courte durée et il y aura souvent passage du front froid par la suite en cet endroit. Dans un front froid, la masse d’air chaud rencontre la masse d’air froide de face (directions opposées). Ce qui force la masse d’air chaude à d’élever et à provoquer des précipitation de courte durée mais intenses. Les nuages en cause sont souvent de plus grande envergure verticale (cumulonimbus) et sont souvent le siège de phénomènes orageux. Dans un système dépressionnaire, l'air froid est plus rapide que l'air chaud, le front froid rattrape toujours le front chaud et le rejette en altitude, c'est l'occlusion. Elle se réalise aux alentours du centre dépressionnaire. C'est la phase finale de l'évolution des fronts. Au passage du front occlus les précipitations sont maximales. Ch.3: p22