Questions de pirates

Questions de pirates
Ce document présente des questions concernant la météorologie et
la climatologie ainsi que des sujets connexes (l’atmosphère, les
changements climatiques, les instruments de mesures, les modèles
climatiques numériques …). Il peut être utilisé avec le « Jeu des
pirates » ou toutes autres activités en classe! Les questions sont
accompagnées d’un indice, d’une réponse relativement courte et
d’une explication plus complète s’il y a lieu.
Quelle est la différence entre la météo et le climat?
Pensez à la période de temps et à la région concernée.
La météo concerne l’état de l’atmosphère en un endroit (ex:
Montréal) et dans un intervalle de temps assez court (ex: heure, jour)
alors que le climat est la moyenne des phénomènes météo sur une
région plus grande (ex: la vallée du St-Laurent) et un temps plus long
(ex: saison, année).
Quels sont les gaz qui composent l’atmosphère?
L’azote (N2) à 78%, l’oxygène (O2) à 20,9%, le dioxyde de
carbone (CO2) à 0,03%, la vapeur d’eau (H20) en concentration variable
et des gaz rares.
Connaissez-vous les différentes couches de l’atmosphère?Nommez-les.
Il y en a 4 principales.
La troposhère, la stratosphère, la mésosphère et la thermosphère.
En ordre de hauteur (de la surface vers l’espace), on retrouve :
La troposphère où la température diminue avec l’altitude à cause de la
perte de chaleur vers le haut. La stratosphère où la température
augmente avec l’altitude car l’ozone absorbe la radiation solaire (UV).
Ensuite la température diminue dans la mésosphère car l’ozone y est de
moins en moins présent, pour ensuite augmenter dans la thermosphère
qui comprend l’ionosphère et l’exosphère. L'ionosphère nous protège en
absorbant les rayons solaires les plus énergétiques comme les rayons X
et UV, cette absorption par les atomes s’appelle une ionisation.
Finalement l’exosphère où les gaz qui constituent l’atmosphère peuvent
s’échapper.
Dans quelle couche se situe la couche d’ozone? De quels rayons solaires
la couche d’ozone nous protège-t-elle?
C’est la deuxième couche à partir du sol. Elle nous protège des
coups de soleil…
La stratosphère. Les ultraviolets (UV).
Elle absorbe une grande partie des rayons ultraviolets du soleil. Avec les
trous dans la couche d’ozone et son amincissement, nous devons de plus
en plus nous protéger de ses rayons cancérigènes!
Source : http://www.golding.ca/maggie/kidquest/images/atmosphere.jpg
source : http://burro.astr.case.edu/Academics/Astr201/Atmosphere/structure.jpg
Quelle est la différence entre l’homosphère et l’hétérosphère?
L’homosphère comprend la moitié inférieure de l’atmosphère, de la
surface jusqu’à 80-100 Km alors que l’hétérosphère est la moitié
supérieure de l’atmosphère.
L’homosphère a un poids moléculaire pratiquement constant selon
la hauteur alors que l’hétérosphère a un poids moléculaire qui varie avec
l’altitude.
L’hétérosphère est caractérisée par l’ionisation des atomes et la
séparation gravitationnelle des atomes (selon leur masse moléculaire).
Définissez-moi ce qu’est la pression atmosphérique.
C’est le poids de la colonne d’air au-dessus
d’un mètre carré de surface.
Colonne d’air
Pression
Quelles sont les unités de la pression atmosphérique?
Il y en a 4.
mm de mercure (mm Hg), bar (b), atmosphère (atm), Pascal (Pa)
1 atm = 101,325 KPa = 1013,25 mb = 760 mm Hg (à 273,15 K)
Qu’est-ce qu’un nuage?
De quoi est-il constitué?
C’est un ensemble de gouttelettes d’eau et/ou de cristaux de glace
en assez grande concentration pour qu’on puisse les voir à l’œil nu.
Y a-t-il une différence entre un nuage et du brouillard?
Pensez à leur emplacement.
Le brouillard est au sol alors que le nuage est en altitude!
C’est la seule différence!
Existe-t-il des nuages associés à du beau temps? Si oui, nommez-les.
Les cirrus.
Quels sont les nuages d’orages intenses?
Les cumulonimbus.
Décrivez les 3 types de nuages élevés.
Cirrus, Cirrostratus, Cirrocumulus.
Pourquoi les nuages ne tombent pas?
Les nuages ont l’air fixe, mais en fait ils sont en constante
régénération. En effet, il y a toujours des gouttelettes qui tombent en
dehors du nuage car elles sont plus lourdes que l’air mais elles
s’évaporent sous le nuage alors que d’autres parcelles d’air qui montent
se saturent et « continuent » le nuage!
Pourquoi il ne pleut pas nécessairement lorsqu’il y a des nuages dans le
ciel?
Est-ce que l’air sous le nuage est saturé (humidité relative de
100%)?
Car les gouttelettes ne sont pas toujours assez grosses pour se
rendre au sol sans être complètement évaporées.
Lorsque les gouttelettes tombent du nuage, elles se retrouvent
dans un environnement où l’air est sous-saturé (l’humidité relative est
moins de 100%), donc les gouttelettes vont commencer à s’évaporer.
Pour qu’une goutte se rende jusqu’au sol (ce qui est de la précipitation),
il faut qu’elle soit suffisamment grosse pour s’y rendre sans être
complètement évaporée. Il faut donc que les nuages contiennent de
grosses gouttes pour qu’il y ait de la précipitation au sol.
Que signifie une baisse de pression?
Une tendance de pression à la baisse peut signifier qu’une
dépression s’approche ce qui peut être généralement associé à un temps
nuageux et parfois à des précipitations.
À quoi sert l’échelle de Beaufort?
Comment caractériser le vent sans instrument de mesure?
C’est une échelle d’intensité du vent de 0 à 12 qui est basée sur les
observations que l’on peut faire sans instrument de mesure.
Originalement, les anémomètres n’existaient pas et un système de
référence s’est construit en se basant sur les observations (arbres, vagues
…) et non pas les mesures de la vitesse du vent. Maintenant, des vitesses
ont été associées à cette échelle. À 12, ce sont des vents de + de 117 km/h,
cela correspond souvent à un ouragan!
Expliquez-moi la différence entre « petite brise » et « jolie brise ».
Ce sont 2 catégories de l’échelle de Beaufort.
Petite brise: vents de 11 à 19 km/h (échelle de Beaufort=3), c’est un
vent qui fait bouger les feuilles et les petites branches des arbres et
soulève les drapeaux. Jolie brise: vents de 19 à 28 km/h (échelle de
Beaufort=4), c’est un vent qui soulève la poussière et les papiers du sol.
Quelle est la différence entre un typhon, un ouragan et un cyclone?
Pensez à leurs localisations.
C’est la même chose, ce n’est que des noms différents selon les
régions où ils sont.
Les ouragans sont dans l’océan Atlantique, les typhons dans l’océan
Pacifique Nord-Ouest , les cyclones partout ailleurs (océan Indien, océan
Pacifique Sud-Ouest…).
source : http://www.futura-sciences.com/comprendre/d/dossier573-4.php
source : http://www.futura-sciences.com/comprendre/d/images/573/cyclone_16.jpg
Quel instrument mesure la température? Comment fonctionne-t-il?
Qu’arrive-t-il à un liquide que l’on chauffe?
Un thermomètre! Le liquide enfermé dans le thermomètre prend
de l’expansion avec la chaleur, donc il monte dans la colonne du
thermomètre.
Qu’est-ce que l’indice humidex?
Quand parle-t-on du facteur humidex?
Le facteur humidex est un indicateur de confort de la population
face à l’humidité présente dans l’air.
Il est calculé en fonction de la température et de la quantité de
vapeur d’eau dans l’air.
Que peut-on mesurer à l’aide d’un cheveux?
Les cheveux ont la propriété de s’allonger en captant la vapeur
d’eau présente dans l‘air.
L’humidité relative!
En effet, un cheveux humain s’allonge sous l’effet de l’humidité, on
peut donc trouver une relation entre le taux d’humidité dans l’air et
l’allongement d’un cheveux, l’instrument se nomme : un hygromètre à
cheveux!
source : http://atomos.cssmi.qc.ca/img/projet/6/Instruments%20de%20mesure/hygrometrecheveux.jpg
Avec quels instruments mesure-t-on le vent?
Il y a 2 choses à mesurer pour le vent…
Une girouette pour déterminer sa direction et un anémomètre
pour déterminer sa vitesse.
La girouette va s’orienter à l’aide de sa palle dans la direction du
vent alors que l’anémomètre tourne à l’aide de ses coupelles qui sont
poussées par la force du vent.
Qu’est-ce qu’un ballon-sonde?
Une sonde sert à aller vérifier/mesurer l’état d’un milieu… ici c’est
l’atmosphère.
C’est un ballon rempli d’un gaz plus léger que l’air auquel est
accrochée une « mini-station météo », c’est-à-dire une boîte contenant
des instruments de mesures comme un thermomètre, un baromètre, un
hygromètre, etc, et qui est relâché dans l’atmosphère.
Le ballon-sonde permet d’obtenir des mesures à la verticale dans
l’atmosphère, ce que l’on appelle : des profils verticaux.
Comment un ballon-sonde termine sa course?
Si la pression externe diminue, qu’arrive-t-il au volume du ballon?
Il explose sous l’effet de sa trop grande expansion (due à la
diminution de pression avec l’altitude) et il retombe!
Quelle est la différence entre la télédétection active et passive?
La télédétection est la détection d’un signal lumineux (radio,
micro-ondes, infrarouge, lumière visible, UV, rayon X, rayon gamma).
La télédétection passive ne fait que recevoir ou capter des rayons
provenant de la Terre, du Soleil ou de l’espace comme les satellites. Alors
que la télédétection active envoie un signal et mesure le retour (sa
réflexion et sa diffusion) de celui-ci, ce sont les radars!
Est-ce qu’un satellite géostationnaire est immobile?
Non, il tourne exactement à la même vitesse angulaire que la
Terre.
Il semble immobile vu d’un observateur fixe sur la Terre, en fait, il
tourne exactement à la même vitesse angulaire que la Terre (donc il fait
un tour en 24h), mais sa vitesse de rotation est bien plus grande! En
effet un observateur fixe à l’équateur tourne à une vitesse de 1 668 km/h
(40 030 km en 24h) alors que le satellite (à 36 000 km d’altitude!) fait
266 224 km en 24h donc il a une vitesse de 11 093 km/h!
Donnez un exemple d’un changement climatique naturel.
Un changement climatique dû à un phénomène naturel…
Les éruptions volcaniques
Les éruptions volcaniques peuvent produire une quantité énorme
de poussières en suspension dans l’atmosphère qui réduisent la quantité
de rayonnement solaire qui atteint la surface, ce qui peut faire diminuer
la température de surface comme premier impact direct. Lors de
l’éruption du Pinatubo en 1991, 20 millions de tonnes de dioxyde de
souffre ont été projetées jusqu’à une hauteur de 20 km dans
l’atmosphère. Cette éruption a provoqué une baisse de température
entre 0,1 et 1,5°C à la surface pendant 3 ans!
Est-ce que la radiation solaire est constante?
La radiation solaire est dépendante de l’activité du soleil…
Non, le soleil a un cycle d’environ 11 ans et il a aussi des
soubresauts!
Son rayonnement est proportionnel aux nombres de taches
solaires, plus il y a de taches, plus son rayonnement est intense.
source : http://system.solaire.free.fr/cycle%20solaire.gif
Que peut faire un rayon solaire lorsqu’il atteint la surface terrestre?
2 choses…ou pourquoi on peut attraper un coup de soleil en ski!
Être absorbé par la surface (donc la réchauffer) ou être réfléchi par
la surface.
La quantité de rayonnement solaire réfléchi par tout le système
Terre-atmosphère est d’environ 31 % (par rapport à la quantité que l’on
reçoit du soleil), c’est ce que l’on appelle l’albédo planétaire. C’est une
moyenne sur une longue période de temps, car à court terme, l’albédo
peut varier grandement selon la présence de neige ou de nuages par
exemple.
Est-ce que la Terre perd de la chaleur vers l’espace?
Oui, les rayons infrarouges sont en partie absorbés par
l’atmosphère, mais ils s’échappent aussi en partie vers l’espace.
Pourquoi la température terrestre était environ constante sur de longues
périodes de temps?
Un équilibre est atteint entre l’absorption du rayonnement solaire
par la Terre et l’atmosphère et le rayonnement émis par le système
Terre-atmosphère vers l’espace.
En augmentant l’effet de serre, nous diminuons la quantité de
chaleur évacuée vers l’espace et nous augmentons donc la température
du système, la température va augmenter tant que la quantité de
chaleur qui s’échappe vers l’espace est inférieure à la quantité absorbée.
Les planètes qui possèdent une atmosphère ont-elles aussi un effet de
serre?
L’effet de serre dépend de l’absorption des gaz de l’atmosphère et
donc des gaz présents sur chaque planète et de leur quantité.
Vénus a une atmosphère très dense (pression atmosphérique
d’environ 9 300 KPa) surtout composée de CO2 et donc elle a un
important effet de serre qui fait augmenter sa température de -20 °C à
457 °C. Mars a aussi une atmosphère composée de CO2 principalement,
mais elle a une atmosphère très « dispersée » (avec une pression
atmosphérique de seulement 0,7 KPa) et donc pratiquement pas d’effet
de serre (de 56 °C à 55 °C avec l’effet de serre).
Les autres planètes sont essentiellement gazeuse ou n’ont pas
d’atmosphère.
Quelle est la température moyenne de la Terre? Quelle serait sa
température s’il n’y avait pas d’effet de serre?
-18 °C sans effet de serre et 15 °C avec l’effet de serre
La Terre se situe entre les deux cas extrêmes de Mars et Vénus
avec une atmosphère assez dense pour créer un effet de serre pour
augmenter la température de -18 °C à 15 °C. Ce qui permet d’avoir la
présence de toutes les phases de l’eau dans l’atmosphère et sur la Terre,
ce qui est nécessaire à la vie! Le cycle de l’eau est donc possible!
Quels gaz contribuent à l’effet de serre?
Vapeur d’eau, dioxyde de carbone, méthane, ozone, oxyde nitrique,
CFCs.
Quelles activités humaines contribuent à l’effet de serre?
Transport (combustion des produits pétroliers), déforestation,
industrie, élavage et agriculture, …
Donnez des exemples de conséquences des changements climatiques.
Les extrêmes climatiques comme la sécheresse, les inondations,
l’évaporation de l’eau, la fonte des glaciers, l’augmentation du niveau
moyen des mers…
Que pouvons-nous faire pour diminuer notre impact sur l’effet de serre?
Prendre le transport en commun, consommer des produits locaux
(donc qui ont moins nécessité de transport polluant)…
Qu’est-ce que le point de rosée?
La rosée est la condensation de la vapeur d’eau de l’air.
C’est la température à laquelle il faut abaisser une parcelle d’air
humide pour qu’il y ait de la condensation.
C’est donc un moyen de mesurer la quantité d’humidité présente
dans une parcelle d’air. Plus le point de rosée est bas, plus la parcelle d’air
est sèche. Plus le point de rosée est proche de la température de la
parcelle d’air, plus la parcelle d’air est humide.
Pourquoi l’air peut nous sembler plus « lourd » ou plus humide l’été que
l’hiver (même si l’humidité relative peut être la même)?
Car la quantité de vapeur d’eau qui peut être contenue dans un
volume augmente avec la température.
Ainsi, l’été, l’air aura plus de vapeur d’eau pour une humidité
relative de 50% que l’hiver pour la même humidité relative.
Pourquoi l’eau de la mer est plus froide que le sable des plages le jour et
plus chaude que le sable la nuit?
L’eau a une capacité calorifique beaucoup plus grande que le sable,
c’est-à-dire qu’elle doit absorber beaucoup plus de rayonnement pour se
réchauffer que le sable. Ainsi, le jour, le sable absorbe le rayonnement
solaire et sa température monte rapidement alors que l’eau se
réchauffera à peine. Mais la nuit, le sable perd rapidement sa chaleur
vers l’air au-dessus qui devient plus froid et l’eau perd à peine sa chaleur
même si elle est plus chaude que l’air.
Pourquoi le ciel est bleu?
La lumière qui provient du soleil est blanche, donc elle peut se
décomposer en toutes les couleurs, du violet au rouge…
C’est la diffusion différente pour les courtes longueurs d’onde
(versus les longues longueurs d’onde) qui teinte le ciel en bleu.
De minuscules particules (poussières, molécules) diffusent les
rayons de courtes longueurs d’onde (violet-bleu-vert) alors que les
rayons de longues longueurs d’onde (jaune-rouge) ne le sont pas. C’est
donc les rayons qui sont diffusés partout dans l’atmosphère qui nous
parviennent du reste du ciel et le font paraître bleu. La lumière qui vient
directement du soleil nous apparaît alors jaune car ce sont le reste des
rayons non-diffusés qui nous parviennent. Lors d’un couché de soleil, les
rayons lumineux parcourent un plus grand chemin dans l’amtosphère et
les rayons bleus sont presques tous diffusés avant de nous atteindre. Il
ne reste alors que les rayons jaunes-rouges.
De quelle couleur est le soleil vu de l’espace?
De la Terre, le soleil semble jaune, mais est-ce sa réelle couleur?
Le soleil est blanc vu de l’espace.
Puisqu’il n’y a pas d’atmosphère entre le soleil et un observateur de
l’espace, il n’y a pas de particules pour provoquer la diffusion que l’on
observe sur la Terre, on perçoit donc la couleur réelle du soleil, soit le
blanc puisque le soleil émet dans toutes les couleurs et que l’ensemble
des couleurs donne le blanc!
Diffusion de Rayleigh. Source :
http://www.photoastronomique.net/html/geoman/apprendre/ciel_bleu.html
Coucher de soleil. Source :
http://www.photoastronomique.net/html/geoman/apprendre/ciel_bleu.html