Météorologie Ch.1 La Terre (1.1 Représentation et mesure de la terre) 1.2 Les mouvements de la Terre et leurs conséquences

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1 Bh- 1.2 Les mouvements de la Terre Chapitre Page 1 Météorologie Ch.1 La Terre (1.1 Représentation et mesure de la terre) 1.2 Les mouvements de la Terre et leurs conséquences La rotation - Pourquoi ne sentons-nous pas la vitesse?

2 Bh- 1.2 Les mouvements de la Terre Chapitre Page 2 - Ralentissement de la vitesse de rotation : - constatation : 22h il y a 380 millions d'années, 15h au début de la Terre à elle ralentit de 2 millisecondes par siècle à tous les 200 millions d années environ, il lui faut une heure de plus pour boucler un tour complet (la preuve nous vient des anneaux de croissance des coraux fossilisés) - cause : Youtube «Et si la terre cessait de tourner?»

3 Bh- 1.2 Les mouvements de la Terre Chapitre Page La révolution : La Terre tourne autour du Soleil en 365 jours 5heures, 48minutes et 46 secondes à années bissextiles tous les 4ans (6x4 = 24h) afin d aligner la durée de révolution de la terre avec le calendrier grégorien (en usage dans le monde entier depuis le 16 ème siècle) qui dure 365jours. Sont donc bissextiles, les années divisibles par 4 et/ou 400 (2000, 2008, 2012, ). Ne sont pas bissextiles, les années divisibles par 100 mais pas par 400 : 1900, 2100, 2200, 2300, car la durée de la révolution n est pas exactement de 365jours et 6heures Conséquences de la rotation : 1. Alternance des jours et des nuits :

4 Bh- 1.2 Les mouvements de la Terre Force de Coriolis : 3. Mouvement apparent du soleil : Chapitre Page 4

5 Bh- 1.2 Les mouvements de la Terre Chapitre Page 5 4. Heure vraie (soleil) et heure légale (montre) : Heure vraie : Heure légale : û actuellement le monde utilise la notion de Temps universel coordonnée (UTC : Coordinated universal time) qui correspond au temps universel international (TAI) 1 auquel on ajoute, au mois de juin ou décembre, une seconde de temps en temps (1 er janvier 2006 et 2009, 30 juin 2012 et 2015) afin de correspondre à la réalité (la vitesse de rotation n est pas constante, elle diminue sous l effet des marées). 1 TAI = échelle de temps élaborée à l aide d horloges atomiques qui utilisent la régularité du rayonnement électromagnétique émis par un électron lors du passage d un niveau d énergie à un autre) û afin de correspondre à la mobilité des hommes, le globe a été séparé en : 24 fuseaux-horaires distants de 15 (360/24) de longitude Le UTC (Coordinated universal time) fait office de référence û heure d été heure d hiver : nous adoptons l heure légale : û Le décalage horaire, quelques règles : l heure : la date :

6 Bh- 1.2 Les mouvements de la Terre Chapitre Page 6 Exercices : 1. Un avion part le 10 janvier à 17heures de Tahiti (UTC-10) pour se rendre par la voie la plus directe à Sidney (UTC +10). Le trajet dure 6 heures. A quelle date et heure légale précise arrivera-t-on à Sidney? 2. Un avion part le 31 juillet à 7heures de Rio (UTC -3) pour se rendre, par la voie la plus directe, à Tokyo (UTC +9). Le trajet dure 12 heures. A quelle date et heure légale précise arrivera-t-on à Tokyo? 3. Vous quittez New York(UTC-5) le 19 mars à 10h00. A quelle heure et date légale arriverez-vous à Lyon (UTC+1), sachant que le vol dure 6heures? 4. Vous quittez Pékin (UTC+8) le 5 août à 23h00 pour vous rendre à Londres (UTC). Sachant que le vol dure 7 heures, à quelle date et heure légale arriverez-vous à Londres? 5. Vous avez rdv à Moscou (UTC +3) à 20h. A quelle heure devez-vous quitter Zürich (UTC +1) sachant que le vol dure 3 heures? 5. Champ magnétique terrestre û Définition : û Origine : mouvements du noyau terrestre liquide composé de fer et de nickel qui se composent comme une dynamo û Description : le champ magnétique terrestre peut être comparé à un aimant droit bipolaire situé plus ou moins au centre de la terre. L ensemble des lignes du champ magnétique situées à plus de 1000km de la surface, est appelé magnétosphère. le pôle Nord magnétique est en réalité un pôle de magnétisme sud qui attire le pôle nord (en rouge sur la figure) de l aimant. Cependant, sur une journée, ce pôle dessine un ovale d'environ 80km de diamètre; en cause la variabilité du flux solaire. l axe géomagnétique fait un angle de 11.5 par rapport à l axe de rotation de la Terre et de ce fait, le pôle nord magnétique (Nm) est à environ 1000km du pôle nord géographique (Ng), en direction du Canada. Mais le Nm se rapproche du Ng à une vitesse moyenne de 55km/an. la déclinaison magnétique est, en un point donné sur la surface de la Terre, l'angle formé entre la direction du pôle Nord géographique et le Nord magnétique (il s'agit donc d'un angle sur le plan horizontal du point d'observation). Cet angle est compté positivement vers l'est et négativement vers l'ouest. La déclinaison magnétique est indiquée dans la marge des cartes topographiques mais attention, elle n est pas identique sur toutes les cartes car elle dépend d où vous vous trouvez. Elle change également avec le temps comme le Nord magnétique se déplace continuellement (ex pour la Suisse : 0 7 par année vers l Est).

7 Bh- 1.2 Les mouvements de la Terre Chapitre Page 7 La boussole û Rôle : û Inversion du champ magnétique : 6. Les marées Mouvements Terre-Lune-Soleil o tout tourne dans le sens inverse des aiguilles d une montre o l orbite de la lune est inclinée d environ 5 par rapport au plan de l écliptique o la période de révolution et de rotation de la Lune autour de la Terre est de 27.3 jours à on voit toujours la même face de la Lune Définitions (ne pas apprendre par cœur) o La marée est un soulèvement et un abaissement périodique de la mer, dû à l attraction de la Lune et du Soleil sur la Terre comme une énorme vague qui serait de forme régulière si les fonds des océans étaient réguliers et s il n y avait pas de côtes. o Le marnage : amplitude de la marée, c'est-à-dire la distance verticale entre le point le plus bas de la marée basse et le point le plus haut de la marée haute (sur un jour). Ce dernier dépend de la morphologie du bassin et de la configuration des astres. Marnage maximal de 16m dans la baie de Fundy au Canada et de 13mètres à St-Malo en France. o L estran : partie du littoral située entre le niveau de la plus haute et de la plus basse mer, et donc soumise alternativement à l érosion marine et subaérienne o Le flux : mouvement montant de la marée o Le reflux : mouvement descendant de la marée

8 Bh- 1.2 Les mouvements de la Terre Chapitre Page 8 Explication du phénomène de marée o Les marées résultent de l application de la loi de l attraction universelle de Newton*. Cette loi permet de voir l influence du soleil ( x la masse de la Terre et 100 millions de fois celle de la Lune) et de la lune (100x plus petite que la Terre) sur la mer. * Loi de Newton = les corps célestes s attirent proportionnellement à leur masse 1 et inversement au carré de leur distance 2. 1 plus un corps est massif, plus son attraction est grande (donc l influence du soleil est plus grande que celle de la lune) 2 plus deux corps sont éloignés, moins ils s attirent et comme la Lune est environ 400x plus proche de la Terre que le Soleil, elle aura une plus grande influence (distance Terre-Lune : km et Terre-Soleil : 150mio de km) à Au total la distance prime, car au carré. En moyenne, la force d attraction de la lune sur la mer est 2.25x plus forte que celle du soleil. o Les océans sont soumis à la force d attraction (Fa), exercée par la Lune et le Soleil. Cette force varie en fonction de la latitude et de la distance à la Lune. Les océans sont aussi soumis à la force centrifuge (Fg) due au mouvement de rotation de la terre ; force opposée à la lune et au soleil et constante en tout point. La force génératrice des marées est :

9 Bh- 1.2 Les mouvements de la Terre Chapitre Page 9 Le rythme des marées o Marées semi-diurnes : L alternance de la pleine mer (PM) et de la basse mer (BM) deux fois par jour vient de la rotation de la Terre sur elle-même et non de la rotation de la Lune autour de la Terre. Le bourrelet (bleu foncé) est constamment dirigé vers la Lune. A cause de la rotation de la Terre sur elle-même, il semble tourner. L effet principal de la Lune est donc de créer une marée semi-diurne = 2 marées hautes et basses par 24heures. o Pourquoi les marées se décalent-elles de 50 par jour? Pendant que la Terre fait un tour sur elle-même, la Lune tourne aussi un peu (de 1/28 ème de tour). La Lune se retrouve donc exactement au-dessus du même point un peu plus tard, soit en 24h50 28 L amplitude des marées, fonction de la position de la lune et du soleil o Position où les trois axes forment un angle de 90 o (premier schéma). Leurs forces se contrecarrent et on a un marnage faible (marée haute plus basse et marée basse plus haute). On parle de marée de mortes eaux. o Position où les trois astres sont alignés (environ 2x par mois à la pleine lune et à la nouvelle lune), ce qui additionne les forces d attraction de la Lune et du Soleil. Cela donne un marnage très grand (marée haute plus haute et marée basse plus basse). On parle de marée de vives eaux.

10 Bh- 1.2 Les mouvements de la Terre Chapitre Page Conséquences de la révolution : 1. Variations de l angle d incidence des rayons du Soleil. L angle d incidence = l angle formé par la verticale au sol et les rayons du soleil Pour la même quantité d énergie solaire et pour la même journée : à la surface réchauffée sera plus petite à l équateur (rayons proches de la verticale) à chaud à la surface réchauffée sera maximale aux pôles (rayons proches de l horizontale) à froid 2. Les solstices et les équinoxes (se référer au schéma du ch.1.2.2) Les solstices :

11 Bh- 1.2 Les mouvements de la Terre Chapitre Page 11 Les équinoxes : Attention à la direction de l axe de rotation terrestre! En résumé : mouvement apparent du soleil : Petit concours sur les latitudes :

12 Bh- 1.2 Les mouvements de la Terre Chapitre Page 12 Le 21 juin : solstice d été : le soleil est au zénith au tropique du Cancer. Le 21 décembre : solstice d hiver : le soleil est au zénith au tropique du Capricorne. Les 21 mars et 21 septembre : le soleil est au zénith à l Equateur. Attention l axe de rotation se confond au Terminateur

13 Bh- 1.2 Les mouvements de la Terre Chapitre Page 13 Exercices : Faire les exercices ci-dessous en sachant que le soleil «se déplace» de 0.25 par jour (4x23.5= 94/365= 0.25). Il est donc facile de calculer la latitude où le soleil est perpendiculaire à un moment donné de l année. 1. nous sommes le 21 avril et l observateur est à 30 S, calcule l angle d incidence des rayons du soleil puis illustre ton calcul par 2 graphiques (vue d avion) 2. nous sommes le 30 septembre et l observateur se trouve à 35 de latitude Sud puis illustre ton calcul par 2 graphiques (vue d avion) 3. sur la base des 2 exercices précédents, essaie d établir une règle de calcul. 4. Trouve les valeurs min. et max. de l angle d incidence des rayons du soleil pour les régions suivantes : Suisse (46 N) / PN et PS / CPN et CPS / TN et TS / Equateur

14 Bh- 1.2 Les mouvements de la Terre Chapitre Page Le soleil de minuit : (jour polaire) comme l axe de rotation de la Terre est incliné par rapport au plan de l écliptique, les régions des cercles polaires arctiques et antarctiques peuvent tourner durant 24heures dans la nuit ou le jour. phénomène qui s observe dans les régions au-delà du cercle polaire : le Soleil peut rester visible pendant 24 heures consécutives. Cercles polaires : parallèles au-delà desquels il existe au moins une journée où le soleil ne se lève pas en hiver et ne se couche pas en été à 66.5 de latitude N et S Exercice : sur le graphique de la page suivante, qui représente les phases de la terre lors de sa révolution autour du soleil, dessine sur chaque terre le Terminateur (ligne de séparation entre le jour et la nuit). Puis, détermine les moments de l année où l on peut observer le soleil de minuit pour le Pôle Nord, le Pôle Sud et les Cercles polaires (cf tableau). pôle nord Cercle polaire nord Equateur Lieux Pôle Nord Cercle polaire nord Cercle polaire Sud Pôle Sud Soleil de minuit + Exercice de synthèse (feuille annexée) Fin du chapitre 1.2