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Le système Soleil -Terre Les ceintures de Van Allen Le rayonnement solaire Le champ magnétique terrestre (autre présentation) La Terre : L’atmosphère les.

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1 Le système Soleil -Terre Les ceintures de Van Allen Le rayonnement solaire Le champ magnétique terrestre (autre présentation) La Terre : L’atmosphère les interactions sélectives avec les radiations solaires L’énergie Les caractéristiques de l’insolation

2 Vous êtes ici La Voie lactée: notre galaxie schéma

3 L’espace solaire : héliopause et héliosphère vent interstellaire sources de radio-émissions «voyager» 1 «voyager» 2 héliopause vent solaire Les orbites planétaires

4 Le système solaire

5 1.chromosphère 2. spicules 3.zone radiative 4.zone de convection 5.cœur 6.corona 7.photosphère 8.vent solaire 9.trou de la corona 10.zone haute température k 11.tâches solaires 12.folicules d’éjections de matière

6 Une protubérance solaire

7 La Corona Montage photographique réalisé suite à l’éclipse du 11 juillet 1991 (intensité de celle de la photosphère, la forme est dépendante du champ magnétique solaire) N S

8 Les astéroïdes sont pour la plupart répartis entre 2,1 et 3,3 UA La ceinture des astéroïdes, résultat de la collision de deux petites planètes?

9 La Terre

10 La relation Soleil - Terre

11 La magnétosphère terrestre

12 Les 3 ceintures de Van Allen atomes lourds cosmiques ionisés (nouvelle) électrons solaires protons solaires lignes du champ magnétique

13 Le flux incident des radiations solaires à la surface de la Terre : un premier bilan la variable «géométrie» l’orbite elliptique de la trajectoire de la Terre autour du Soleil la Terre une sphère, et l’inclinaison du rayonnement en fonction de la latitude du lieu un facteur de synergie, l’inclinaison de l’axe de rotation de la Terre l’épaisseur traversée relative de l’atmosphère, et la variation en fonction de l’heure de la journée et les saisons (inclinaison de l’axe de rotation)

14 Puissance émise en W m-²  m- 1 (  m) Soleil Radiations terrestres Infra-rouges «thermiques» La constante solaire (flux de radiations incident à l’extérieur de l’atmosphère): C = 1396 W/m²

15 Le flux solaire incident sur Terre absorption principalement due à la vapeur d’eau Le CO 2 absorbe dans la bande de 2,8 à 4,3  m 41%51%8%

16 Le blanc: la somme des couleurs (nm)couleur 360UV 434violet 486bleu-vert 589 jaune 656rouge

17 Montréal Flux d ’énergie émis par le globe Montréal

18 L’orbite terrestre, une ellipse F2F2 F1F1 aphélie périhélie M Condition propre à l’ellipse: M F 1 + MF 2 = cste Kepler (1609): Les orbites des planètes sont des ellipses dont un des foyers est le Soleil b a 1. excentricité: e = (a²-b²) ½ /a

19 Les variations de la constante solaire avec l’excentricité (variations selon les mois) C/ C 0 Mois 1,0355 1,0288 1,0173 1,0009 0,9841 0,9714 0,9666 0,9709 0,9828 0,9995 1,0164 1,0288 janvier février mars avril mai juin juillet août septembre octobre novembre décembre 6 % plus de radiations solaires pour notre hiver (aphélie) que pour notre été (périhélie)

20 L’orbite terrestre, une ellipse aphélie périhélie v1v1 2. À des temps égaux correspondent des aires égales : v 1 > v 2 Kepler (1609): Le rayon vecteur balaye des aires proportionnelles au temps

21 Les variations de la durée de l’insolation (variations selon les mois) La durée du passage dans la région de la périhélie, région du maximum de radiations solaires, est plus courte que celle du passage à l’aphélie

22 L’obliquité de l’axe de rotation de la Terre par rapport au plan écliptique Plan de l’écliptique équateur terrestre  = 23 0,5 Cas de la Terre à la périhélie L’obliquité à l’origine des saisons

23 P 0 (W/m²) L’hiver à Montréal équateur N S périhélie Montréal   = 46 0 (latitude) + 23,5 0 (inclinaison de l’axe de rotation)  = 69,5 0  = 69,5 0 ; P montréal = 0,35 P 0  = 90 0 ; P = P 0 Montréal : ville nordique

24 P 0 (W/m²) L’été à Montréal équateur N S aphélie Montréal   = 46 0 (latitude) - 23,5 0 (inclinaison de l’axe de rotation)  = 22,5 0  = 22,5 0 ; P montréal = 0,92 P 0  = 90 0 ; P = P 0 Montréal : ville sous les tropiques

25 L’orbite terrestre et les variations climatiques pour l’hémisphère nord aphélie périhélie b a excentricité: e = (a²-b²) ½ /a v1v1 loi de Képler: balayage d’aires égales en des temps égaux v 1 > v 2 A: solstice d’hiver les jours les plus courts et les nuits les plus longues A B B: solstice d’été les jours les plus longs C C: équinoxe de printemps les jours égaux aux nuits D D: équinoxe d’automne les jours égaux aux nuits

26 Les variations de l’obliquité Précession de l’axe: ans variation de l’angle, de 22 à 24,5 0 : ans Sédiments marins, 1976

27 Les dossiers de La Recherche, no 17, novembre 2004, p. 22

28 La forme sphérique de la Terre: variation avec la latitude P = P 0 cos  P < P 0 P = P 0  = 90 0   P0P0 P0P0

29 L’absorption de l’atmosphère Soleil de midi d’une journée d’été  = 22,5 0  = 69,5 0 Soleil de midi d’une journée d’hiver matin et soirée de toutes les journées de l’année L’atténuation des radiations incidentes par l’épaisseur d’atmosphère traversée «au midi», entre l’été et l’hiver, une différence par un facteur de plus de 2,5

30 BILAN «GÉOMÉTRIQUE» Le cas de l’hémisphère Nord excentricité 6% plus de flux solaire l’hiver que l’été inclinaison et latitude du lieu près de 2,5 fois moins d’insolation par m² l’hiver que l’été inclinaison et absorption par l’atmosphère 2,5 fois plus d’absorption par l’atmosphère l’hiver que l’été

31 Les climats Les deux hémisphères terrestres échangent peu d’énergie au cours d’une année Si la glace (banquise et inlandsis) formée au cours de l’hiver ne fond pas au cours de l’été, une période de glaciation peut s’établir excentricité loi des aires obliquité

32 Le flux incident des radiations solaires à la surface de la Terre : deuxième bilan l’absorption sélective par les différents composants de l’atmosphère Le flux incident des radiations solaires à la surface de la Terre : deuxième bilan l’absorption sélective par les différents composants de l’atmosphère

33 La structure thermique de l’atmosphère 290 K 190 K 270 K 190 K 1800 K troposphère stratosphère mésosphère thermosphère exosphère km ionosphère La surface est réchauffée par les rayons solaires La tendance est au refroidissement avec l’éloignement de la surface Réchauffement par l’absorption des UV par l’ozone Ionisation causée par les radiations solaires

34 Un coucher de soleil vu de l’espace Rayonnement et «vent» solaire La marée diurne atmosphérique

35 L’absorption des ondes électromagnétiques par l’atmosphère Pourcentage d’absorption

36 Les «fenêtres» de transparence de l’atmosphère aux ondes électromagnétiques La ligne pleine correspond à une absorption de 50% des radiations incidentes extra-terrestres km (cm) visible infrarouge

37 La «fenêtre» de transparence dans l’infrarouge (  m) L’absorption par les GES bloque l’échappement des radiations infrarouges «Météorologie générale», J.P. Triplet & G. Roche, 1971, 303p, météorologie nationale

38 La bilan des radiations solaires 100% (1400 W/m²) a c Insoaltion maximale (en plein midi): 50% au total (rayonnement direct et rayonnement diffus) 27% rayonnement direct b d a a: rayonnement réfléchi b: rayonnement absorbé par l’ atmosphére c: rayonnement direct incident sur la surface terrestre d: rayonnement diffus de l’atmosphère, incident sur la surface terrestre a: 20% + 5% b: 25% c: 27% d: 23%

39 «Météorologie générale», J.P. Triplet & G. Roche, 1971, 303p, météorologie nationale Bilan radiatif Terre Atmosphère

40 Le bilan radiatif global du système Terre- espace Latitude en degré Énergie en W/m² Sud Nord Les processus de transfert d’énergie: les cycles de l’eau (eaux douces avec les précipitations et la thermohaline) les masses d’air (synergie avec le transport de l’eau) Peu d’échanges entre les deux hémisphères thermohaline

41 Le bilan radiatif global du système Terre- espace «Météorologie générale», J.P. Triplet & G. Roche, 1971, 303p, météorologie nationale

42 La répartition de l’insolation sur le globe terrestre Calories par cm² et par jour Le fait que la Terre est à l’aphélie en décembre, se retrouve dans la légère dissymétrie des courbes (voir 1100) Une nuit, un jour aux pôles

43 Les climats du Monde


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