Circulation atmosphérique

[ Sujet : ] - [ Date : 13 octobre 2004 à 16:39 ]


Un TP original et qui fonctionne très bien afin de montrer la circulation atmosphérique et ses moteurs...

Matériel : une boîte à chaussures dont le couvercle est transparent, 2 orifices avec un rouleau de sopalin dans chacun. (un orifice supérieur et un latéral), une bougie sous l'orifice supérieur et des bâtons d'encens.

Le montage est montré sur le site suivant à partir de samedi 16/10 :http://sites.estvideo.net/paconala/

I. LES CARACTERISTIQUES DE L'ATMOSPHERE :
 
- Répondez aux questions du document distribué (observez les doc. 1 et 4 du livre p65)
 
II. RECHERCHE DU MOTEUR DE DEPLACEMENT DES MASSES D'AIR :
 
-Dans toutes ces expériences, on utilise un bâton d'encens: la fumée dégagée par ce bâton est un marqueur du déplacement de l'air. Il est donc nécessaire pendant toutes ces manipulations de ne faire aucun geste brusque pouvant modifier les mouvements de l'air.
- Pour l'expérience 1, vous pouvez tenir derrière le montage une feuille de Canson noir: elle permet de visualiser plus facilement la fumée.

Pour Chaque chaque expérience réalisée :

a. Faites un premier schéma de l'expérience montrant le trajet de la fumée.
b. Faites un deuxième schéma sans dessiner la fumée mais en indiquant par des flèches le déplacement de l'air.
Questions :
1. Expliquez le déplacement de l'air dans l'expérience 1.
2. Expliquez pourquoi l'air ne se déplace pas de la même manière dans les expériences 2 et 3.
3. Expliquez le déplacement de l'air dans l'expérience 4.
 
III. CIRCULATION GENERALE DANS L'ATMOSPHERE :
  1. Exemple : circulations atmosphériques intertropicales (30 ° Nord à 30 ° Sud)
Utilisez les renseignements fournis par le texte pour compléter au crayon le schéma ci-dessous.
- A l'équateur, à cause de l'échauffement important, l'air est chaud donc léger. Il s'élève: zone d'ascendance. Ceci crée une zone de basse pression ou zone de dépression au niveau du sol.
- L'air qui était chaud en surface se refroidit en altitude. La vapeur d'eau qu'il contient se condense et des nuages se forment. Les précipitations sont abondantes. Cette région chaude et humide correspond aux forêts équatoriales. Dans ces régions, le mouvement des masses d'air est essentiellement vertical.
- Aux Tropiques, l'air froid et sec, plus dense, descend. C'est une zone de subsidence des masses d'air qui crée une zone de haute pression ou zone anticyclonique au niveau du sol. C'est dans ces zones que sont localisés les grands déserts du globe.
- Dans les zones tropicales, les masses d'air se dirigent des zones de haute pression vers les zones de basse pression: ce déplacement des masses d'air correspond aux vents alizés

B. Dans les zones polaires

C. Dans les zones tempérées
Recherchez les particularités des cyclones et la différence avec un typhon ou un ouragan.

Correction :
La Terre présente la particularité d'être enveloppée d'une couche de gaz: atmosphère.
De nombreux indices (fumées d'usine, déplacement d'un bateau à voiles, vents…) montrent que l'atmosphère est animée de mouvements.
Vidéo de la météo de la veille…
Problème : Quelle est l'origine des mouvements atmosphériques?
I LES CARACTERISTIQUES DE L'ATMOSPHERE :
Voir document à compléter.
Montrer la météo de la veille…
1) Composition de l'atmosphère: 78% N2; 21% O2 ; 0.03% CO2; Vapeur d' H2 O en quantité variable. On a une couche d'Ozone dans la stratosphère.
2) La température diminue dans la troposphère
3) Le soleil chauffe la Terre et la couche la plus basse se réchauffe.
4) La structure de l'atmosphère a été établie en fonction de la température et de la pression.
5) Montrer l'expérience de la condensation sur une plaque froide: en montant l'eau contenue sous forme de vapeur se condense et forme les nuages
Bilan : l'atmosphère a une structuration verticale marquée par une évolution de la température et de la pression en fonction de l'altitude. Sa composition en gaz est à peu près constante. L'air en montant se refroidit et la vapeur d'eau qu'il contient se condense et forme les nuages.
NB: Pression atmosphérique = pression totale du mélange gazeux constituant la troposphère. La PA s'exprime en hPa.
1 hPa = 100 Pa = 1 millibar.
La PA moyenne au niveau de la mer est de 1013 hPa.
 
II RECHERCHE DU MOTEUR DE DEPLACEMENT DES MASSES D'AIR:
Dans l'expérience 3, l'air chaud créé par la flamme de la bougie monte. Juste au dessus de la bougie, il y a donc une zone où la pression de l'air est plus faible. Cela crée un "appel" d'air ce qui explique que la fumée se déplace latéralement.
 
BILAN :
L'air chaud est plus léger (moins dense) que l'air froid: il monte.
L'air froid est plus dense: il a tendance à descendre.
Le moteur principal des déplacements d'air est donc les différences de températures.
Problème : qu'est-ce qui crée les différences de température sur la planète? C'est la différence de l'ensoleillement en fonction de la latitude.
 
III CIRCULATION GENERALE DANS L'ATMOSPHERE:
 
A Exemple : circulations atmosphériques intertropicales (30 ° Nord à 30 ° Sud)
 
1) Utilisez les renseignements fournis par le texte pour compléter le schéma ci-dessous.
Faire résumer le texte par un schéma.
(Didier page 51, Hachette page 47, Hatier page 48)
- A l'équateur, à cause de l'échauffement important, l'air est chaud donc léger. Il s'élève: zone d'ascendance. Ceci crée une zone de basse pression ou zone de dépression au niveau du sol.
- L'air qui était chaud en surface se refroidit en altitude. La vapeur d'eau qu'il contient se condense et des nuages se forment. Les précipitations sont abondantes. Cette région chaude et humide correspond aux forêts équatoriales. Dans ces régions, le mouvement des masses d'air est essentiellement vertical.
- Aux Tropiques, l'air froid et sec, plus dense, descend. C'est une zone de subsidence des masses d'air qui crée une zone de haute pression ou zone anticyclonique au niveau du sol. C'est dans ces zones que sont localisés les grands déserts du globe.
- Dans les zones tropicales, les masses d'air se dirigent des zones de haute pression vers les zones de basse pression: ce déplacement des masses d'air correspond aux vents alizés.
On obtient une cellule de convection, qui assure un transfert d'énergie de la zone équatoriale vers la zone sub-tropicale voisine.
Puis aller voir le document 4 p 71
- La Force de Coriolis dévie la trajectoire des masses atmosphériques, vers la droite dans l'hémisphère Nord et vers la gauche dans l'HS. Cette force est due à la rotation de la Terre.
(Manip APBG pour coriolis.)
 
B Dans les zones polaires :
L'air est très froid: mouvements de subsidence qui créent des zones de hautes pression. Les masses d'air vont se déplacer vers les zones de basse pression à une latitude plus faible. L'air descendant des pôles est dévié vers l'ouest par la Force de Coriolis: les vents d'Est sont caractéristiques des zones polaires.
 
C Dans les zones tempérées:
Ascendance des masses d'air tièdes vers 60° de latitude et descente en zone tropicale. Vent d'ouest caractéristiques des zones tempérées.
 
BILAN:
Les mouvements de l'atmosphère sont des mouvements horizontaux (les vents) associés à des mouvements verticaux (ascendances ou subsidences).
Les mouvements horizontaux traduisent des différences de pression: les masses d'air s'écoulent des zones de haute pression vers les zones de basse pression.
Les mouvements verticaux dont dus à des différences de densité de l'air liées à des différences de température: l'air chaud est plus léger et monte, l'air froid est plus dense et descend.
C'est l'inégale répartition de l'énergie solaire qui est à l'origine des mouvements atmosphériques. Ceux –ci contribuent à évacuer de la chaleur de l'équateur vers les pôles.






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