La dynamique des conditions météorologiques Sciences 10e année Module 4 La dynamique des conditions météorologiques Sciences 10e année

RELATIONS ENTRE L’ÉNERGIE SOLAIRE ET LES CONDITIONS MÉTÉOROLOGIQUES Le Soleil est en interaction constante avec: l’atmosphère qui entoure la Terre (l’air); l’eau que l’on retrouve sur la planète; le sol. C’est cette influence qui fait en sorte que les conditions météorologiques sont changeantes. Dans le module qui suit, tu étudieras ces différentes relations et tu verras comment elles causent le vent la pluie et la neige. l’atmosphère l’eau sol

INTERACTIONS DE L’ÉNERGIE SOLAIRE AVEC LA TERRE La nature du rayonnement solaire et terrestre L’énergie rayonnante du soleil prend la forme d’ondes électromagnétiques. Il existe une très grande gamme de ces ondes. Parmi les rayons provenant du soleil, on retrouve: un peu de rayons ultraviolets; certains rayons infrarouges; toutes les longueurs d’ondes de la lumière visible. Ce n’est qu’une petite partie de toute la gamme d’ondes électromagnétiques existantes. La Terre retransmet les rayons du Soleil reçus sous forme de rayons infrarouges. électromagnétiques ultraviolets infrarouges lumière visible

NATURE DU RAYONNEMENT SOLAIRE ET TERRESTRE

INTERACTIONS DE L’ÉNERGIE SOLAIRE AVEC LA TERRE La nature du rayonnement solaire et terrestre Cependant, ce ne sont pas tous les rayons émis par le Soleil qui atteignent le sol. Une certaine quantité d’énergie est absorbée ou réfléchie par l’atmosphère, l’air, les nuages, etc. 70 % 30 %

INTERACTIONS DE L’ÉNERGIE SOLAIRE AVEC LA TERRE B) Les mécanismes de transfert de chaleur Comment l’énergie sous forme de chaleur voyage-t-elle dans l’espace jusqu’à la Terre? Voici les 3 façons de transmettre la chaleur: CONDUCTION CONVECTION RAYONNEMENT

INTERACTIONS DE L’ÉNERGIE SOLAIRE AVEC LA TERRE Les mécanismes de transfert de chaleur CONDUCTION: transfert de chaleur au cours duquel des atomes ou des molécules à haute énergie entrent en collision avec des atomes ou des molécules à faible énergie. collision

INTERACTIONS DE L’ÉNERGIE SOLAIRE AVEC LA TERRE Les mécanismes de transfert de chaleur CONVECTION: Un courant de convection peut se créer lorsque des fluides font des mouvements en montant ou en descendant. Lorsqu’un fluide se réchauffe, il se dilate et il devient plus léger. Lorsqu’il monte, il s’éloigne de la source de chaleur, se refroidit et se contracte. En redescendant, il retourne donc près de la source de chaleur où il est réchauffé à nouveau et remonte. Il y a donc un courant de convection. mouvements

INTERACTIONS DE L’ÉNERGIE SOLAIRE AVEC LA TERRE Les mécanismes de transfert de chaleur RAYONNEMENT: transfert de chaleur au cours duquel des atomes ou des molécules contenant beaucoup d’énergie émettent des ondes électromagnétiques. ondes

INTERACTIONS DE L’ÉNERGIE SOLAIRE AVEC LA TERRE Les mécanismes de transfert de chaleur Le rayonnement est le mécanisme de transport de l’énergie du Soleil à la Terre, puisqu’il s’agit du seul mécanisme fonctionnant dans le vide. La conduction et la convection distribuent l’énergie à la surface de la Terre et dans l’atmosphère. rayonnement distribuent

INTERACTIONS DE L’ÉNERGIE SOLAIRE AVEC LA TERRE Les mécanismes de transfert de chaleur La Terre maintient un équilibre d’énergie et de température en émettant par rayonnement autant d’énergie dans l’espace qu’elle en absorbe du Soleil. Les transformations énergétiques qui se produisent entre l’absorption des rayons du Soleil et leur réémission sous forme de rayons infrarouges sont les transformations qui régissent les systèmes météorologiques. émettant rayonnement absorbe

INTERACTIONS DE L’ÉNERGIE SOLAIRE AVEC LA TERRE C) La relation entre la latitude et le climat des zones polaires, tempérées et tropicales. La forme sphérique de la Terre cause un réchauffement inégal. Dans les zones polaires, les rayons solaires sont distribués sur une très grande surface, ce qui fait que le réchauffement est faible et la température basse. Dans les zones tempérées, les rayons solaires ne sont rarement perpendiculaires à la surface. La température et les conditions météorologiques sont variables. Dans les zones tropicales, les rayons solaires frappent la surface perpendiculairement et celle-ci absorbe la quantité maximale d’énergie. La température est alors plus élevée. basse variables élevée

CDROM: vidéothèque – les climats: les climats du monde

INTERACTIONS DE L’ÉNERGIE SOLAIRE AVEC LA TERRE Étant donné que la Terre possède un angle de 23½ , nous pourrons voir quatre saisons distinctes dans certaines régions de la planète. Le fait que la Terre tourne autour du Soleil, fera en sorte qu’à certain temps de l’année les rayons du Soleil frapperont plus directement notre région. Donc, il fera plus chaud. CDROM: vidéothèque – les climats: le cycle des saisons quatre saisons L’angle avec lequel les rayons solaires frappent la Terre influence grandement la température.

INTERACTIONS DE L’ÉNERGIE SOLAIRE AVEC L’EAU Les propriétés de l’eau modérant la température de la Terre. Étant donné que la majorité de la surface de la Terre est constituée d’eau, pourquoi la température de celle-ci n’augmente-t-elle pas? Il y a plusieurs raisons à ce phénomène: La chaleur massique: quantité de chaleur requise pour élever de 1°C la température de 1g de substance. Étant donné qu’il faut une très grande quantité d’énergie pour augmenter la température de l’eau. La chaleur de vaporisation: quantité d’énergie requise pour faire passer 1g de substance de l’état liquide à gazeux. Il y a alors utilisation de l’énergie pour effectuer la transformation, donc cette énergie ne pourra servir à élever la température de l’eau. La chaleur de fusion: quantité de chaleur nécessaire pour faire passer un gramme de solide à l’état liquide. Tout comme pour la chaleur de vaporisation, l’énergie qui est utilisée pour faire fondre le solide ne peut donc pas servir pour faire élever la température de l’eau. La chaleur massique: élever de 1°C La chaleur de vaporisation liquide à gazeux La chaleur de fusion solide à l’état liquide

INTERACTIONS DE L’ÉNERGIE SOLAIRE AVEC L’EAU Lien entre l’humidité et le point de rosée L’eau est la seule substance sur Terre qui se trouve naturellement dans les trois états: solide, liquide et gazeux. L’eau peut passer de l’état liquide à l’état gazeux lorsqu’elle s’évapore. Ces vapeurs d’eau dans l’air forment l’humidité. Si l’air est saturé de vapeurs et que la température diminue, ces vapeurs peuvent se condenser. Des gouttelettes d’eau se forment alors autour de minuscules particules ou à la surface des solides. La température à laquelle se fait cette condensation est le point de rosée. La condensation de la vapeur d’eau en gouttelettes ou en cristaux permet la formation des nuages et fait partie du cycle de l’eau. CDROM: vidéothèque – les précipitations: 1) l’humidité 2) la rosée et le brouillard l’humidité point de rosée

INTERACTIONS DE L’ÉNERGIE SOLAIRE AVEC L’EAU Lien entre le cycle de l’eau et les changements physiques et énergétiques Cycle de l’eau CDROM: vidéothèque – L’environnement: Le cycle de l’eau

INTERACTIONS DE L’ÉNERGIE SOLAIRE AVEC L’ATMOSPHÈRE Mécanisme de distribution de l’énergie solaire Le rayonnement solaire de petites longueurs d’ondes entre dans l’atmosphère et est absorbé par le sol et l’eau, où 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. thermique conduction infrarouge

INTERACTIONS DE L’ÉNERGIE SOLAIRE AVEC L’ATMOSPHÈRE

INTERACTIONS DE L’ÉNERGIE SOLAIRE AVEC L’ATMOSPHÈRE Brise de terre et de mer Un réchauffement inégal de l’air crée le vent. L’air en se réchauffant devient moins dense et s’élève. Elle est remplacée par de l’air froid ce qui crée un courant qui est à l’origine des brises de mer et de terre. vent courant

INTERACTIONS DE L’ÉNERGIE SOLAIRE AVEC L’ATMOSPHÈRE Le jour, une brise de mer souffle vers la côte. Le soir, une brise de terre souffle vers la mer.

INTERACTIONS DE L’ÉNERGIE SOLAIRE AVEC L’ATMOSPHÈRE Structure et caractéristiques des couches de l’atmosphère L’atmosphère est constituée de 4 couches principales: Troposphère : endroit où l’on retrouve 98% des phénomènes météorologiques. Stratosphère: endroit où l’on retrouve l’ozone. Mésosphère: endroit où l’on retrouve les météorites. Thermosphère: température très élevée et on y retrouve les aurores polaires. De plus autour de la Terre, il y a une couche qui se nomme Ionosphère. Elle est principalement composée d’ions. Grâce à cette couche nous sommes en mesure de communiquer avec les satellites qui sont en orbite autour de la Terre. CDROM: vidéothèque - l’atmosphère terrestre: l’atmosphère Troposphère Stratosphère Mésosphère Thermosphère Ionosphère

INTERACTIONS DE L’ÉNERGIE SOLAIRE AVEC L’ATMOSPHÈRE Qu’est-ce que la pression atmosphérique? Chaque couche d’air exerce une pression sur chaque couche sous-jacente parce que chaque molécule de l’air est attirée vers la Terre par la force gravitationnelle. C’est pourquoi les couches inférieures sont comprimées par toutes les couches situées au-dessus d’elles. C’est la pression atmosphérique.  Plus on monte en altitude, plus l’épaisseur de la couche d’air diminue, Par conséquent, la pression atmosphérique est plus faible et l’air est moins dense.  La pression atmosphérique est constante à 101,3 kPa au niveau de la mer et à une température de 25°C. CDROM : vidéothèque – l’atmosphère terrestre: la pression atmosphérique pression atmosphérique faible 101,3 kPa

LA PRESSION ATMOSPHÉRIQUE Expérimentations avec feuille de papier Vidéo Pression vs. dépression Forces de Bernoulli. 1) Feuille en pont. Souffle au centre. Feuille s’écrase 2) deux feuilles à la verticale séparées de 3-4 cm. Souffle au centre, les feuilles de touchent.

INTERACTIONS DE L’ÉNERGIE SOLAIRE AVEC L’ATMOSPHÈRE D) Les gaz qui composent l’atmosphère

INTERACTIONS DE L’ÉNERGIE SOLAIRE AVEC L’ATMOSPHÈRE E) L’effet de serre La répartition de la température au niveau du sol dépend de la quantité de gaz à effet de serre (GES) présents dans l'atmosphère. Sans eux, la température moyenne serait de - 18°C et la terre serait inhabitable. Leur présence amène cette température à 15°C. CDROM: vidéothèque: l’environnement: l’effet de serre