Chapitre 2 : La planète Terre et son environnement global |
Diapos à présenter : quelques diapositives d’images satellitales.
INTRODUCTION
Notion : La structure et l’évolution des enveloppes externes de la Terre (atmosphère, hydrosphère, lithosphère et biosphère) s’étudient à partir d’images satellitales. |
Problème général : Comment expliquer la dynamique des enveloppes fluides de la Terre et son impact sur l’environnement ?
Problème 1 : Comment les masses d’air se déplacent-elles ?
I – Une atmosphère en mouvements
A/ Le déplacement des masses d'air
1) Les trajectoires des masses d'air
Activité : Etude de la circulation atmosphérique à partir du logiciel Trajectoire de parcelle d’air.
Correction
Les masses atmosphériques se déplacent en fonction des vents. Des particules déposées à Lille peuvent se retrouver à Paris.
2) La vitesse de déplacement des masses d'air
Document A2 page 68 Belin : Le nuage de Tchernobyl.
Activité : Etude de la vitesse de déplacement du nuage de Tchernobyl.
--> Pistes d'exploitations : calcul de la vitesse de déplacement grâce à l'échelle (on donnera les formules)...
Le nuage de Tchernobyl s’est déplacé à une relative grande vitesse et a contaminé une large zone de l’Europe.
Notion : Les mouvements atmosphériques sont rapides (de l’ordre de la dizaine de mètre par seconde) et permettent un mélange efficace des gaz et des polluants (CO2, CFC = chlorofluorocarbure = fréon des aérosols, poussières, etc.) à l’échelle planétaire. |
Problème 2 : Quelle est l’origine des mouvements atmosphériques ?
B/ Le moteur des courants atmosphériques
Activité : Modélisation d’une cellule de convexion atmosphérique.
--> Pistes d'exploitations : schématisation de l'expérience, conclusion et interprétation des résultats...
Les images satellitales permettent aussi d’étudier la structure et la composition de l’atmosphère. Elles nous montrent que l’atmosphère est épaisse de 800 km.
C/ La structure et la composition de l'atmosphère
1) Les paramètres physiques et chimiques
Activité : Construction d’un graphique représentant l’atmosphère.
Graphique représentant l’évolution des paramètres physiques et chimiques de l’atmosphère en fonction de l’altitude
Conclusion : la température varie avec l’altitude. L’ozone atmosphérique se situe essentiellement dans la stratosphère. Les mouvements de masse d’air se font au niveau de la troposphère. La composition chimique varie aussi avec l’altitude.
Notion : L’atmosphère terrestre a une composition chimique et une structure thermique qui varie avec l’altitude. |
2) Le rôle de l'ozone
Activité : Etude d’un article sur le rôle de l’ozone.
Correction
Notion : L’ozone protège la Terre des rayonnements UV. Il est aussi responsable de la séparation troposphère-stratosphère. |
Problème 3 : Comment caractériser les mouvements océaniques ?
II – Un océan qui bouge
A/ Les mouvements océaniques
Activité : Calcul de vitesse de déplacement de la nappe de pétrole de l’Amoco Cadiz.
Entre le 18/03/78 et le 27/03/78 la nappe de pétrole a progressé à une vitesse de 0,18 m.s-1. Cela met en évidence des courants océaniques de surface.
Document B4 page 73 Belin : Coupe dans l'Atlantique Nord et dispersion du tritium radioactif.
Document : Schéma circulation océanique profonde.
Le tritium (élément radioactif) atmosphérique retombé dans l’Atlantique Nord met en évidence une circulation de profondeur dans l’océan. La vitesse des courants profonds est très faible et plus faible que celle des courants de surface.
Notion : Les masses océaniques sont animées de mouvements de deux types : les courants de surface et les courants profonds, de vitesse différente. Ces vitesses sont plus faibles que celles des mouvements atmosphériques et disséminent moins rapidement les polluants à l’échelle planétaire. |
Problème 4 : Quel est le moteur des mouvements océaniques ?
B/ Le moteur des mouvements océaniques
1) Pour les courants de surface
Hypothèse(s) : Les vents sont le moteur des courants océaniques de surface.
Document A page 74 Belin : Carte des vagues et carte des vents.
On remarque qu’il existe une corrélation entre les zones où les vents (circulation atmosphérique) sont forts et les zones où les vagues (courant de surface) sont fortes. L’hypothèse selon laquelle les vents sont le moteur des courants océaniques de surface est acceptée.
Notion : Les courants de surface sont couplés à la circulation atmosphérique. |
2) Pour les courants de profondeur
Document A1 page 76 Belin : Caractéristiques (température et salinité) des masses d'eau océaniques.
Hypothèse(s) :
H1 : Les courants de profondeur sont liés à la différence de température.
H2 : Les courants de profondeur sont liés à la différence de salinité.
H3 : Les courants de profondeur sont liés au phénomène des marées.
H4 : Les courants de profondeur sont liés aux courants de surface.
Si les courants de profondeur sont liés à une différence de température et/ou de salinité, alors on doit observer des mouvements d’eau plus ou moins chaude et plus ou moins salée dans un bac d’eau colorée.
Activité : Modélisation de la circulation liée à la salinité.
L’eau chaude, moins dense monte. L’eau froide, plus dense descend. Cela crée des mouvements d’eau.
Activité : Modélisation de la circulation liée à la température.
Rappel de l’hypothèse concernant les marées.
Document pour tester l’hypothèse : « Les mouvements océaniques de profondeur / de surface sont dus aux marées ».
Les marées sont des variations du niveau de la mer qui se répètent de façon périodique. Elles résultent de l’attraction exercée par le soleil et la lune sur la Terre. Lors des grandes marées (= marées de vives eaux), la mer se retire au maximum de 1 km en 6 heures. |
Le phénomène des marées est un phénomène périodique et déplace les masses d’eau à une faible échelle. Or les mouvements océaniques sont continus et se font à l’échelle mondiale. L’hypothèse selon laquelle les courants de profondeur sont liés au phénomène des marées n’est pas acceptée.
De plus, la comparaison de la carte des courants de surface avec celle des courants de profondeur nous montre que les directions sont différentes. Les courants de surface ne semblent pas être responsables de la formation des courants de profondeur. L’hypothèse selon laquelle les courants de profondeur sont liés aux courants de surface n’est pas acceptée.
Notion : Les courants de profondeur sont liés à une différence de température et de salinité. |
Problème 5 : Quelle est l’origine de la dynamique des enveloppes fluides ?
III – L'origine de la dynamique des enveloppes fluides
Activité : Schéma bilan à compléter à partir du logiciel Atmosphère.
Notion : Les mouvements des masses atmosphériques et océaniques résultent de l’inégale répartition géographique de l’énergie solaire parvenant à la surface de la Terre, et de la rotation terrestre. |
CONCLUSION
Les enveloppes fluides de la Terre sont animées de mouvements. La circulation atmosphérique est caractérisée par les vents résultant de la différence de température et de pression. La circulation océanique est liée à la différence de température et de salinité.
Notion : Tous ces mouvements ont des conséquences sur l’environnement planétaire (météo, pollution...). |
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