Objectif;

  • Explorer la position Soleil-Terre
  • Explorer certains éléments de climatologie à la surface de la Terre.

1/ Rotation de la Terre autour de son axe incliné et alternance Jour/Nuit.

Aller sur le lien suivant (clique sur l’image Manchester) :

 

 

 

 

Une fois sur la page, cliquer sur :

On observe le soleil et la Terre qui tourne sur elle même ;

> Le Soleil éclaire la Terre.

> La terre tourne sur elle même autour d’un axe qui est oblique.

> Ce mouvement permet une alternance entre des périodes où une partie du globe est éclairé (Jour) et où une partie du globe est à l’obscurité (Nuit).

Schéma Soleil – Terre. En jaune, le rayonnement lumineux reçut par la Terre.

 

 

 


2/ Influence de la Distance entre le soleil et les planètes sur leur température de surface.

 

Paramétrons le logiciel:

 

La fenêtre qui s’ouvre montre la répartition des températures sur Terre et leurs fluctuations au cours du temps.

1- Arrêter le défilement des mois en cliquant sur

2- Cliquer sur « Feb » pour étudier la répartition des températures en février.

3- Cliquer sur « Aug » pour étudier la répartition des température en Août.

Carte des températures du mois de février (haut) et du mois d’Août (bas). T<0°C en bleu et T>20°C en rouge. Repère vert pour Mayotte.

> Comme la Terre est sphérique, le rayonnement solaire varie. Depuis l’équateur, plus la latitude augmente, plus l’énergie solaire reçue est faible, plus les climats sont froids.

Ensuite on souhaite créer une seconde Terre éloignée comme Mars ( as for Mars – 1,5 fois plus éloignée du soleil ).

Paramétrons le logiciel:

3- Cliquer sur « view climate model » pour étudier la répartition des zones froides et chaudes si la Terre était à la place de la planète Mars.

 

En jouant avec le curseur au dessus des cartes il est possible de de consulter en même temps les deux cartes ou de les étudier l’une après l’autre.

Températures sur « Terre 2 » éloignée du soleil comme Mars

> Le soleil libère des rayonnement lumineux. Plus l’objet est lointain, moins il reçoit de rayonnement, et plus sa température de surface est basse.

 

 


3/ Quel est l’impact de la forme de l’orbite (circulaire ou Elliptique) sur la température à la surface de la Terre ?

Les astronomes ont calculé des modifications de la forme de l’orbite Terrestre depuis 150.000 ans. Il est possible que la forme de son orbite autour du soleil change encore, à cause notamment des interactions avec les autres planètes. Cherchons l’impact de l’orbite Terrestre sur les températures à la surface de la Terre.

Révolution de la Terre autour du Soleil. Dans un même plan, la révolution de la « Terre 2 » construite avec une ellipse 4 fois plus importante

 

Paramétrons le logiciel:

1 – Dans la fenêtre « Earth 2  »

2- Choisir « Eccentricity » puis dans le menu déroulant choisir « Perfectly circular ».

3- Arrêter le défilement et se fixer sur « Feb » et déplacer le curseur.

4- Se fixer sur « Aug » et déplacer le curseur.

5- Choisir à présent une révolution elliptique 4 fois supérieur « 4x current ». Comparer les températures de Février et Août.

 

> Que ce soit en février ou en août il n’y a pas de grosses variations des zones chaudes et froides. On peut donc conclure que la terre a actuellement une orbite proche du circulaire.

> Avec une orbite elliptique, les températures en août sont globalement moins chaudes et en février elles sont plus chaudes à l’équateur et plus froides aux pôles.

 

 

 


4/Quel est l’impact de l’angle d’inclinaison sur la température à la surface de la Terre ?

Les astronomes ont calculé les modifications de la forme de l’obliquité de l’axe de rotation de la terre depuis 150.000 ans. Entre 22 et 25°. Actuellement l’axe de rotation de la Terre présente un angle d’environ 23°, on cherche à voir si la modification de cet angle influence le climat sur Terre.

 

1- Dans la fenêtre « Earth 2  »

2- Choisir « Axial tilt » puis dans le menu déroulant choisir « 0° ».

3- Cliquer sur « view property » afin d’observer l’orientation du globe.

4- Cliquer sur « view climate model »

5- Arrêter le défilement le mois de Février puis celui d’ Août. Comparer

Schéma Soleil – Terre ( construite avec un axe de rotation verticale). En jaune, le rayonnement lumineux reçut par la Terre.
Carte des températures pour un axe de rotation verticale, du mois de février (haut) et du mois d’Août (bas). T<0°C en bleu et T>20°C en rouge. Repère vert pour Mayotte.

> On voit bien qu’avec un axe de rotation verticale la répartition des zones froides et chaudes est quasiment identique en février et en août. L’inclinaison de l’axe de rotation de la terre est donc responsable des saisons.

 

1- Dans la fenêtre « Earth 2 » choisir un angle de « 45° et réaliser le même travail que précédemment.

Schéma Soleil – Terre ( construite avec un axe de rotation à 45°). En jaune, le rayonnement lumineux reçut par la Terre.
Carte des températures pour un axe de rotation à 45°, du mois de février (haut) et du mois d’Août (bas). T<0°C en bleu et T>20°C en rouge. Repère vert pour Mayotte.

Avec un angle plus élevé, les changements climatiques annuels sont beaucoup plus intense et passent du caniculaire au glacial dans une même région au cours de l’année.

 

 

 


5/ Quel est l’impact des gaz à effet de serre sur la température à la surface de la Terre ?

Les paramètres orbitaux sont bien responsables de modifications du climat. Sur une échelle de temps de plus de 100 000 ans pour l’orbite Terrestre et tous les 20 000 ans pour l’angle d’inclinaison de l’axe de rotation. Sur une échelle de temps bien plus réduite, 80 ans, observons l’influence de l’activité humaine sur le climat.

 

1 – Dans la fenêtre « Earth 1 « 

2- Choisir « CO2 »

3-Choisir « Current Day », on observe à droite une valeur de 400 ppm

 

1 – Dans la fenêtre « Earth 2 »

2- Choisir « CO2 »

3-Choisir le modèle « IPCC A1F1 CO2 Scenario Year 2100 », on observe à droite une valeur de 1000 ppm

4- Cliquer sur « view climate model » pour étudier la répartition des zones froides et chaudes en 2015 et 2100

 

1- En appuyant sur pause, choisis le mois de septembre

2- Jouer sur la longitude de Mayotte pour comparer 2015 et 2100

 

Observons les températures de 2015 et celles à la surface d’une « Terre 2 » sans gaz à effet de serre.

 

1 – Dans la fenêtre « Earth 2 »

2- Choisir « No Greenhouse Gases »

3- Jouer sur la longitude pour comparer  la Terre en 2015 et la « Terre 2 » sans gaz à effet de serre

 

 

> La consommation croissante des énergies fossiles et le ralentissement des efforts d’efficacité énergétique donne une température de réchauffement de plus de 4°C en 2100.

> Effet de serre : piégeage d’une partie de l’énergie thermique reçue du Soleil par des gaz de l’atmosphère.

Schéma de la Terre sans atmosphère et gaz à effet de serre
Schéma de la Terre avec atmosphère

 

 

 


*) Ressource Vidéo – Le climat sur Terre


*) Pistes d’exploitation


Sources; eduterre.ens-lyon.fr, BYOE et wildtouchorg