Conséquences de l'inégale répartition de l'énergie solaire sur la planète
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Objectifs
Connaître les origines des mouvements
atmosphériques et hydrosphériques.
1. Mouvements de masses atmosphériques
a. Des mouvements liés à
l'inégale répartition de l'énergie
solaire
Un exemple local permet de comprendre les
mouvements atmosphériques à
l’échelle du globe.
En bord de mer, il est fréquent d’observer une brise soufflant de la mer vers le rivage le jour, alors qu’elle souffle du rivage vers la mer la nuit.
L’explication de ce phénomène résulte du comportement du sol et de la mer vis-à-vis de l’énergie solaire.
En effet, le jour, la côte se réchauffe plus vite que la mer. L’air au-dessus du sol a donc tendance à s’élever. Au contraire, au-dessus de la mer, l’air plus froid est plus lourd et a donc tendance à s’affaisser. Il en résulte l’apparition de différences de pression entre la surface du sol et celle de l’eau.
Ce gradient de pression tend à être annulé par un mouvement d’air depuis les zones de hautes pressions (au niveau de la mer) vers les zones de basses pressions (au niveau des terres) donnant ainsi naissance au vent de mer.
La nuit, le sol se refroidit plus lentement que la mer.
En bord de mer, il est fréquent d’observer une brise soufflant de la mer vers le rivage le jour, alors qu’elle souffle du rivage vers la mer la nuit.
L’explication de ce phénomène résulte du comportement du sol et de la mer vis-à-vis de l’énergie solaire.
En effet, le jour, la côte se réchauffe plus vite que la mer. L’air au-dessus du sol a donc tendance à s’élever. Au contraire, au-dessus de la mer, l’air plus froid est plus lourd et a donc tendance à s’affaisser. Il en résulte l’apparition de différences de pression entre la surface du sol et celle de l’eau.
Ce gradient de pression tend à être annulé par un mouvement d’air depuis les zones de hautes pressions (au niveau de la mer) vers les zones de basses pressions (au niveau des terres) donnant ainsi naissance au vent de mer.
La nuit, le sol se refroidit plus lentement que la mer.
En cours de nuit, et surtout par ciel
clair, la température descend
rapidement au-dessus du sol, alors qu'au
contraire cette baisse se fait lentement au-dessus de
la mer.
La mer est en effet un fluide qui se
refroidit extrêmement lentement.
Cette fois-ci, c'est donc au-dessus de la mer que l'air est le plus chaud. Il s'élève alors, puis se dirige en altitude vers la terre où il se refroidit. En se refroidissant, il s'alourdit et redescend vers la côte pour regagner ensuite la mer, d'où une petite brise soufflant cette fois-ci de la terre vers la mer. On appelle cette brise la brise de terre.
Cet exemple permet de comprendre l’existence de mouvements atmosphériques horizontaux et verticaux :
– les mouvements horizontaux résultent de différences de pression en relation avec des différences de densité de l’air ;
– les mouvements verticaux, liés à des différences de température. Il en résulte l’existence de véritables cellules de circulations atmosphériques.
Cette fois-ci, c'est donc au-dessus de la mer que l'air est le plus chaud. Il s'élève alors, puis se dirige en altitude vers la terre où il se refroidit. En se refroidissant, il s'alourdit et redescend vers la côte pour regagner ensuite la mer, d'où une petite brise soufflant cette fois-ci de la terre vers la mer. On appelle cette brise la brise de terre.
Cet exemple permet de comprendre l’existence de mouvements atmosphériques horizontaux et verticaux :
– les mouvements horizontaux résultent de différences de pression en relation avec des différences de densité de l’air ;
– les mouvements verticaux, liés à des différences de température. Il en résulte l’existence de véritables cellules de circulations atmosphériques.
Doc. 1 : Mouvements atmosphériques en
bord de mer.
b. Une circulation atmosphérique
planétaire, influencée par la rotation de
la Terre
L’inégale répartition de
l’énergie solaire à la
surface du globe, en relation avec sa
sphéricité, donne naissance
à des zones de basses ou de hautes
pressions réparties en fonction de la
latitude.
Au niveau de l’équateur, l’air chaud, moins dense va s’élever créant ainsi une zone de basse pression. Durant son ascension, cet air va se refroidir et donc devenir plus dense. Poussé vers des latitudes plus élevées, il va redescendre au niveau des tropiques créant ainsi des zones de haute pression. Des vents vont alors naître des tropiques vers l’équateur : les alizés.
L’inégale répartition de l’énergie solaire étant permanente, ces cellules atmosphériques sont toujours alimentées.
Ces mouvements atmosphériques ne sont cependant pas aussi simples qu’il semblerait. L’observation d’une carte des vents sur Terre montre en effet une déviation des alizés. Le sens de cette déviation diffère selon l’hémisphère considéré : les vents s’orientent vers la droite dans l’hémisphère Nord et à gauche dans l’hémisphère Sud.
Ce phénomène est également observable dans l’atmosphère de Vénus, à la différence près que le sens de la déviation des vents dans les hémisphères est inversé.
Or, le sens de rotation des deux planètes est opposé permettant de comprendre que la déviation est liée au sens de rotation de la planète, à l’origine de la force de Coriolis.
Au niveau de l’équateur, l’air chaud, moins dense va s’élever créant ainsi une zone de basse pression. Durant son ascension, cet air va se refroidir et donc devenir plus dense. Poussé vers des latitudes plus élevées, il va redescendre au niveau des tropiques créant ainsi des zones de haute pression. Des vents vont alors naître des tropiques vers l’équateur : les alizés.
L’inégale répartition de l’énergie solaire étant permanente, ces cellules atmosphériques sont toujours alimentées.
Ces mouvements atmosphériques ne sont cependant pas aussi simples qu’il semblerait. L’observation d’une carte des vents sur Terre montre en effet une déviation des alizés. Le sens de cette déviation diffère selon l’hémisphère considéré : les vents s’orientent vers la droite dans l’hémisphère Nord et à gauche dans l’hémisphère Sud.
Ce phénomène est également observable dans l’atmosphère de Vénus, à la différence près que le sens de la déviation des vents dans les hémisphères est inversé.
Or, le sens de rotation des deux planètes est opposé permettant de comprendre que la déviation est liée au sens de rotation de la planète, à l’origine de la force de Coriolis.
Doc. 2 : Énergie solaire et
dynamique des enveloppes externes.
2. Mouvements de masses hydrosphériques
Les courants de surface sont liés aux
vents, comme le montre la comparaison des
cartes de répartition des vents et des
courants de surface. Ceux-ci sont globalement de
même direction et de même sens
que les vents. Les courants profonds,
correspondant à des descentes d'eau de la
surface vers les profondeurs, peuvent se
comprendre grâce à des
modélisations.
Les eaux océaniques se caractérisent par une stratification verticale en fonction de leur température et de leur salinité (c'est-à-dire qu'il existe un gradient de température et un gradient de salinité entre la surface des océans et le fond).
L'introduction d'une eau colorée froide dans de l'eau chaude ainsi qu'une eau colorée salée dans de l'eau douce permettent de visualiser une plongée de l'eau colorée vers le fond dans les deux cas. Ce phénomène s'explique par la variation de densité de l'eau qui augmente avec la salinité et diminue avec la température.
À l'échelle du globe, les régions polaires alimentent ces courants profonds. L'eau y est, en effet, froide et salée, notamment lors de la formation des glaces, le sel ne prenant pas en glace et élevant ainsi la salinité de l'eau environnante. Il en résulte des plongées d'eau froide, en Atlantique Nord et autour de l'Antarctique, qui vont s'écouler très lentement vers des latitudes plus chaudes et refaire surface dans l'océan Indien ou le Pacifique.
Cette circulation liée à des variations de température et de salinité est qualifiée de thermohaline.
Les eaux océaniques se caractérisent par une stratification verticale en fonction de leur température et de leur salinité (c'est-à-dire qu'il existe un gradient de température et un gradient de salinité entre la surface des océans et le fond).
L'introduction d'une eau colorée froide dans de l'eau chaude ainsi qu'une eau colorée salée dans de l'eau douce permettent de visualiser une plongée de l'eau colorée vers le fond dans les deux cas. Ce phénomène s'explique par la variation de densité de l'eau qui augmente avec la salinité et diminue avec la température.
À l'échelle du globe, les régions polaires alimentent ces courants profonds. L'eau y est, en effet, froide et salée, notamment lors de la formation des glaces, le sel ne prenant pas en glace et élevant ainsi la salinité de l'eau environnante. Il en résulte des plongées d'eau froide, en Atlantique Nord et autour de l'Antarctique, qui vont s'écouler très lentement vers des latitudes plus chaudes et refaire surface dans l'océan Indien ou le Pacifique.
Cette circulation liée à des variations de température et de salinité est qualifiée de thermohaline.
L'essentiel
Les masses atmosphériques sont animées
de mouvements qui trouvent leur origine dans
l'inégale répartition de l'énergie
solaire à la surface du globe.
La répartition en latitude des températures modifie la densité de l'air en différentes régions du globe donnant naissance à des gradients de pression.
Ces déséquilibres tendent à être rétablis par des mouvements d'air, les vents, soumis à la rotation de la Terre.
La répartition en latitude des températures modifie la densité de l'air en différentes régions du globe donnant naissance à des gradients de pression.
Ces déséquilibres tendent à être rétablis par des mouvements d'air, les vents, soumis à la rotation de la Terre.
Les masses océaniques sont soumises à
des courants de surface et profonds dont les
moteurs sont respectivement les vents et des
différences de densité liées
à la température et à la
salinité.
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