INTRODUCTION GENERALE
Activité : Observation de quelques diapositives et brainstorming à propos du titre.
Quelques idées...
« Terre » : planète active, présence d’une atmosphère, nuages, continents, glaciers...
« Environnement » : écologie, pollution, action de l’Homme...
Diapos à présenter : La Terre vue de l’espace - Un environnement quaternaire – Un environnement carbonifère – Pollution industrielle
L’environnement de la Terre, planète bleue, semble avoir évolué et évolue encore de nos jours.
Problème général : Comment expliquer l’évolution de l’environnement de la planète Terre ?
Chapitre 1 :
L'environnement planétaire de la Terre |
INTRODUCTION
Des techniques d’observation de plus en plus sophistiquées permettent de voir et d’étudier la Terre dans son ensemble. Ainsi, cette planète fait-elle partie du système solaire où d’autres planètes environnent la Terre.
I – La Terre
dans le système solaire
A/ Comparaison entre les planètes du système solaire
Activité : Remplissage d’un tableau de données au sujet des planètes du système solaire à partir du logiciel Atlas du système solaire.
Correction
Moyen mnémotechnique : Mercredi Viendras-Tu Manger (Avec) Jean Sur Une Nappe Propre ?
Astéroïdes : blocs rocheux de petite taille, surtout présents dans une ceinture située entre Mars et Jupiter.
Comètes : amas de glace et de poussières développant derrière elles une traînée qu’on appelle « queue » (ex : comète de Halley).
Notion : Le Soleil est une étoile autour de laquelle tournent différents objets (planètes, astéroïdes, comètes). Ils sont de taille, composition chimique, et activités internes variées.
Certaines planètes ont des enveloppes externes gazeuses ou liquides. |
On peut mesurer une température à la surface de toutes les planètes.
Problème 1 : Quelle est l’origine de la température à la surface des planètes du système solaire ?
B/ Origine de la température de surface des planètes
Document 1 page 34 Belin : Le soleil et ses caractéristiques physiques.
Le soleil émet de l’énergie sous forme de lumière. Les planètes reçoivent l’énergie solaire qui est à l’origine de la température de surface.
La lecture du tableau de données concernant les planètes du système solaire nous montre une différence de température entre les planètes corrélée à une différence d’énergie solaire reçue.
Problème 2 : Comment expliquer la variation d’énergie solaire reçue par les planètes ?
II – L’énergie solaire à la surface des planètes
Hypothèse(s) :
H1 : L’énergie solaire reçue par les planètes varie en fonction de la distance au soleil.
H2 : L’énergie solaire reçue par les planètes dépend de la présence d’une atmosphère.
Si l’énergie solaire varie en fonction de la distance au soleil, alors en éloignant une source lumineuse d’un luxmètre, on doit pouvoir mesurer une variation d’intensité lumineuse.
Activité : Mesure de l’intensité de la lumière d’une source lumineuse.
--> Pistes d'exploitations : graphique à tracer à partie d'ESAO, protocole à schématiser...
L’intensité lumineuse varie bien en fonction de la distance. L’hypothèse selon laquelle l’énergie solaire reçue par les planètes varie en fonction de la distance au soleil est acceptée.
Notion : L’énergie solaire reçue par les planètes varie en fonction de la distance au soleil. |
Caractéristiques |
Terre |
Lune |
Distance au Soleil (en millions de kms) |
150 |
150 |
Energie solaire reçue (10-6 ergs/cm²/s-1) |
1,4 |
1,4 |
Présence d'une atmosphère (oui / non) |
Oui |
Non |
Tableau de comparaison Terre/Lune
La Terre présente une atmosphère mais pas la Lune. Or elles reçoivent toutes les deux la même énergie solaire. Donc l’énergie solaire reçue par les planètes ne dépend pas de la présence d’une atmosphère. L’hypothèse selon laquelle l’énergie solaire reçue par les planètes dépend de la présence d’une atmosphère n’est pas acceptée.
Problème 3 : Que devient la lumière solaire à la surface des planètes telluriques ?
III – Devenir de la lumière solaire à la surface des planètes telluriques
Hypothèse(s) :
H1 : La lumière solaire chauffe la surface des planètes.
H1 : La lumière solaire est réfléchie et ne chauffe pas la surface des planètes.
Si ces hypothèses sont vraies, alors on doit pouvoir mesurer l’échauffement d’un objet éclairé par une source lumineuse. De même, un objet recouvert d’une surface réfléchissante ne doit pas s’échauffer.
Activité : Mesure de la température de l’eau contenue dans deux tubes à essais recouverts d’un papier aluminium ou d’un papier noir.
--> Pistes d'exploitations : tableau à compléter, graphique à tracer, protocole à schématiser...
Document 3 page 53 Belin : Des images de la Terre prises par Météosat.
Sachant que les planètes absorbent plus ou moins d’énergie, elles reçoivent la lumière solaire : une partie est réfléchie, une autre partie est absorbée et réémise sous forme d’infrarouges (= rayonnement thermique).
Début de construction du schéma bilan
La lecture du même tableau nous indique que la température de Vénus est plus importante que celle de Mercure pourtant plus proche du soleil que Venus.
Problème 4 : Comment expliquer que Venus soit plus chaude que Mercure ?
IV – L’anomalie de température sur Venus
Activité : Remplissage d’un questionnaire sur l’effet de serre à partir d’un vidéogramme « E=m6 ».
Correction
Notion : L’effet de serre, phénomène naturel, résulte comme sur Mars et Vénus de la présence d’une atmosphère. |
L'effet de serre accroît la température de surface des planètes. Le gaz carbonique et la vapeur d’eau sont deux gaz à effet de serre importants.
La répartition du rayonnement solaire sur une planète tellurique possédant une atmosphère (ex : Terre)
A proximité de la Terre (dans son environnement direct), on a à peu près la même quantité d’énergie reçue donc on devrait avoir la même température partout.
Document : Planisphère avec zonation latitudinale des climats.
Un planisphère nous montre l’existence de différentes zones (froide, tempérée et chaude) et une répartition latitudinale des climats.
Document : 4 photos du même paysage à différentes saisons.
De plus, un même endroit à des moments différents de l’année présente des températures différentes en fonction des saisons.
Problème 5 : Comment expliquer l’existence de climats différents et l’alternance des saisons ?
V – Hétérogénéité des climats et alternance des saisons
A/ Cause de l’existence de climats différents
Hypothèse(s) : L’énergie solaire varie en fonction de la latitude.
Si l’énergie solaire varie en fonction de la latitude, alors en éclairant une sphère avec la même source lumineuse mais à des latitudes différentes, la quantité d’énergie reçue devrait être différente.
Activité : Mesure de la surface éclairée d’une sphère par un faisceau lumineux.
--> Pistes d'exploitations : découpage/collage des surfaces obtenues sur papier millimétré, calcul de l'énergie reçue par unité de surface...
Plus on s’approche des pôles, plus la tâche s’élargit. L’hypothèse selon laquelle l’énergie solaire varie en fonction de la latitude est acceptée.
Notion : La répartition en latitude des climats est une conséquence de la sphéricité de la Terre. |
En outre, on peut voir que plus l’angle d’incidence des rayons lumineux est important, plus l’énergie reçue est importante.
La Terre tourne autour du soleil en un an. A toute période de l’année, on devrait avoir le même angle d’incidence pour une région donnée. Or cet angle varie au cours des saisons pour une même région.
Angle avec lequel les rayons du soleil frappent la surface de la Terre en un même point en été (a) et en hiver (b).
Problème 6 : Comment expliquer la variation de l’angle d’incidence au cours des saisons ?
B/ Explication du phénomène des saisons
Hypothèse(s) : L’axe de la Terre est incliné.
Si l’angle d’incidence change à cause de l’inclinaison de la Terre, alors cet angle doit changer au cours de la rotation d’une sphère inclinée autour de son axe.
Illustration à partir de la maquette Jeulin
Activité : Schéma à remplir sur le phénomène des saisons.
Illustration du phénomène des saisons dans l’hémisphère nord
En inclinant l’axe de la sphère, l’angle d’incidence varie en un même point. L’hypothèse selon laquelle l’axe de la Terre est incliné est acceptée.
Notion : L’alternance des saisons est une conséquence de la rotation de la Terre autour d’un axe incliné par rapport au plan de révolution du soleil. |
CONCLUSION
Les planètes du système solaire reçoivent une partie plus ou moins grande de l’énergie émise par le soleil. A la surface des planètes, cette énergie présente plusieurs devenirs (réfléchie, absorbée et réémise). La forme et la position de la Terre au cours de l’année sont la cause des climats et des saisons différents.
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