LE FLUX D ÉNERGIE ÉMIS PAR LE SOLEIL 1. Donnez le flux d énergie émis par les éléments suivants : a) La glace sèche (CO2 solide), à 80 C ; 79 W/m 2. b) La surface du sol en hiver, à 10 C ; 271 W/m 2. c) Le torse d un corps humain, à 37 C ; 524 W/m 2. d) Une tasse de café, à 70 C ; 785 W/m 2. e) Un brûleur de cuisinière rouge, à 560 C ; 27 300 W/m 2. f) La flamme bleue d une torche de soudure, à 3480 C. 1,1 10 7 W/m 2. 2. a) Reproduisez le schéma de la figure 10.7, page 480 du manuel, en y inscrivant, dans chaque cas de la page suivante, la valeur en pourcentage par rapport au rayonnement solaire incident. Par exemple, les nuages réfléchissent 22,5 % du rayonnement solaire 77 342 W m W m 100 Éditions Grand Duc Merci de ne pas photocopier Corrigé du matériel reproductible E-10-1 b) Quelle proportion de rayonnement solaire les nuages et le sol réfléchissent-ils dans l espace? 31,3 % (22,5 % 8,8 %) c) Quelle proportion de rayonnement solaire la surface terrestre absorbe-t-elle? 49,1 % d) Quelle proportion de rayonnement solaire l atmosphère absorbe-t-elle directement? 19,6 % e) Pourquoi le sol émet-il plus de 100 % du rayonnement solaire reçu? Le sol reçoit deux sources de rayonnement : 49,1 % de rayons visibles et 94,7 % de rayons infrarouges. L OZONE 3. Nommez le produit des réactions suivantes ; a) Un rayon UV frappant une molécule d oxygène (O2) ; Deux atomes d oxygène libre (O). b) Une molécule d oxygène (O2) se liant à un atome d oxygène (O) libre ; Une molécule d ozone (O3). c) Un rayon UV frappant une molécule d ozone (O3) ; Une molécule d oxygène (O2) et un atome d oxygène libre (O). d) Un rayon UV frappant un atome de chlorofluorocarbone (CFC) ; Une molécule de CFC incomplète et un atome de chlore libre (Cl). e) Un atome de chlore libre (Cl) se liant à une molécule d ozone (O3) ; Un oxyde de chlore (ClO) et une molécule d oxygène (O2). f) Une molécule d oxygène (O2) se liant à une molécule d ozone (O3). Aucune réaction. E-10-2 Corrigé du matériel reproductible Merci de ne pas photocopier Éditions Grand Duc 2 2. Éditions Grand Duc Merci de ne pas photocopier Corrigé du matériel reproductible E-10-11
L EFFET DE SERRE 4. Placez dans le bon ordre les étapes expliquant l effet de serre atmosphérique. a) Les gaz à effet de serre absorbent des rayons infrarouges fuyant vers l espace. b) La température d équilibre de l atmosphère est atteinte. c) La lumière du Soleil traverse l atmosphère. d) Les gaz à effet de serre redistribuent la chaleur dans l atmosphère. e) La lumière solaire réchauffe la surface terrestre. f) La surface de la Terre émet des rayons infrarouges vers l espace. c, e, f, a, d, b 5. Quelqu un vous dit que le gaz à effet de serre (GES) le plus abondant est le dioxyde de carbone. A-t-il raison? Sinon, quel GES est réellement le plus abondant? À quel titre le dioxyde de carbone (CO2) peut-il être considéré comme le principal GES? Le gaz à effet de serre (GES) le plus abondant est la vapeur d eau, soit 55 %. Le dioxyde de carbone est le GES le plus abondant produit par l être humain. 6. Définissez, dans vos mots, l expression forçage radiatif. Donnez un exemple tiré de la vie courante, autre que celui de l ajout d une couverture. Le forçage radiatif est un ajout de chaleur, car un nouvel élément est venu absorber plus de chaleur. Exemples : ajouter une chemise par-dessus un chandail ; ajouter une pellicule de plastique sur le cadrage d une fenêtre en hiver pour mieux isoler ; porter un bonnet quand il fait froid. Éditions Grand Duc Merci de ne pas photocopier Corrigé du matériel reproductible E-10-3 LES MASSES D AIR ET LES FRONTS 7. Le tableau ci-dessous présente des observations météorologiques faites à Montréal le 15 février 2008. Quel type de front est passé sur la ville ce jour-là? HEURE (HNE) CONDITIONS ATMOSPHÉRIQUES TEMPÉRATURE ( C) HUMIDITÉ ( %) VENT, DIRECTION VENT (km/h) PRESSION (kpa) 6 h Neige faible 2 91 S 18 100,9 8 h Neige faible 1 91 OSO 22 101,0 10 h Neige 1 89 O 17 101,0 12 h Partiellement nuageux 5 71 ONO 26 101,2 14 h Généralement ensoleillé 7 60 O 41 101,4 16 h Ensoleillé 7 52 O 37 101,5 Un front froid. 8. Vrai ou faux? a) Un front froid peut produire de grands nuages à développement vertical et des averses. Vrai. b) Un front chaud occasionne toujours une diminution de la température. Faux. c) Le verglas peut se produire au passage d un front froid. Faux. d) Le front chaud est une large zone où l air chaud monte au-dessus de l air froid. Vrai. e) Les orages se produisent dans les conditions d un front chaud. Faux. f) Une bonne averse de pluie amène généralement de l air plus frais et un ciel clair. Vrai. E-10-4 Corrigé du matériel reproductible Merci de ne pas photocopier Éditions Grand Duc E-10-12 Corrigé du matériel reproductible Merci de ne pas photocopier Éditions Grand Duc
LES SYSTÈMES ATMOSPHÉRIQUES 9. Lorsqu un objet vole sur de grandes distances, il est dévié à droite dans l hémisphère Nord. Nommez et expliquez ce phénomène. C est l effet de Coriolis. Il est causé par la rotation de la Terre. 10. Dans les situations décrites ci-dessous, à quelle altitude les avions se trouvent-ils? a) Pression à l aéroport : 1019 kpa. Pression au niveau de l avion : 680 kpa. 3390 m. b) Pression à l aéroport : 1033 kpa. Pression au niveau de l avion : 540 kpa. 4930 m. c) Pression à l aéroport : 967 kpa. Pression au niveau de l avion : 450 kpa. 5170 m. d) Pression à l aéroport : 1002 kpa. Pression au niveau de l avion : 720 kpa. 2820 m. e) Pression à l aéroport : 988 kpa. Pression au niveau de l avion : 320 kpa. 6680 m. 11. Estimez (en arrondissant à l unité) la vitesse du vent à Drummondville dans les conditions de pression suivantes : a) La pression est de 1028 kpa à 50 km au sud-ouest et de 1032 kpa à 225 km à l est ; 10 km/h. b) La pression est de 1004 kpa à 10 km à l ouest et de 1008 kpa à 50 km à l est ; 46 km/h. c) La pression est de 992 kpa à 20 km au nord et de 996 kpa à 110 km au sud ; 21 km/h. d) La pression est de 1012 kpa à 35 km au nord-ouest et de 1016 kpa à 95 km au sud-est. 21 km/h. Éditions Grand Duc Merci de ne pas photocopier Corrigé du matériel reproductible E-10-5 12. a) Dans un anticyclone, qu est-ce qui empêche la formation de nuages? Un courant descendant au centre de l anticyclone. b) Dans quel sens les vents tournent-ils autour d un anticyclone? Dans le sens horaire. c) Sur une carte météorologique, quelle lettre désigne un anticyclone? H est le symbole international, A est un symbole français. 13. a) Dans une dépression, qu est-ce qui favorise la formation des nuages? Un courant ascendant au centre de la dépression. b) Dans quel sens les vents tournent-ils autour d une dépression? Dans le sens antihoraire. c) Quelle lettre représente une dépression, sur une carte météorologique? L est le symbole international D est un symbole français. d) Pourquoi y a-t-il un front froid du côté ouest d une dépression? L air froid du nord se dirige vers le sud de ce côté. e) Pourquoi y a-t-il un front chaud du côté est? Du côté est, l air chaud du sud se dirige vers le nord. 14. Quelles sont les quatre grandes étapes du développement d un ouragan? Dépression tropicale, cyclone tropical, ouragan, dépression. E-10-6 Corrigé du matériel reproductible Merci de ne pas photocopier Éditions Grand Duc Éditions Grand Duc Merci de ne pas photocopier Corrigé du matériel reproductible E-10-13
LA CIRCULATION ATMOSPHÉRIQUE 15. George Hadley a proposé un modèle de circulation de l air autour du globe. Expliquez son modèle. L air froid du pôle crée une haute pression, et l air circule vers l équateur où il fait bien plus chaud. À l équateur, l air chaud monte, et l air froid descend au pôle. Un vent d altitude allant de l équateur jusqu au pôle ferme la boucle. 16. De quelle direction les vents dominants soufflent-ils : a) Au Québec? De l ouest. b) En Haïti? De l est, et ils sont appelés alizés. LES RESSOURCES ÉNERGÉTIQUES 17. Quelle est la différence entre l énergie solaire passive et active? L énergie solaire passive est absorbée par un matériau pendant le jour, et réémis pendant la nuit. L énergie solaire active nécessite une technologie qui transforme cette énergie, comme les piles solaire la transforme en électricité. 18. Expliquez la différence entre une éolienne à axe horizontal et une éolienne à axe vertical. Les pales d une éolienne horizontale tournent autour d un axe horizontal, comme un ventilateur. Les pales d une éolienne verticale tournent autour d un axe vertical, comme un batteur à œuf. Éditions Grand Duc Merci de ne pas photocopier Corrigé du matériel reproductible E-10-7 SYNTHÈSE 19. Sur le schéma du bilan énergétique de l atmosphère ci-dessous, les flèches se dirigent soit vers le haut (espace), soit vers le bas (surface terrestre). a) Il parvient 342 W/m 2 à la périphérie de l atmosphère. Comment toute cette énergie quitte-t-elle la Terre pour retourner vers l espace? Le rayonnement solaire est réfléchi par les nuages (77 W/m 2 ) et par le sol (30 W/m 2 ) sous forme de rayons visibles. Ensuite, il est émis pas l atmosphère (195 W/m 2 ) et par le sol (40 W/m 2 ). On fait la somme (77 30 195 40) et on obtient 342 W/m 2. b) Le sol reçoit 492 W/m 2 par le rayonnement solaire et l effet de serre, soit le rayonnement par l atmosphère. Comment toute cette énergie quitte-t-elle la surface terrestre? Le rayonnement quitte le sol par la convection et l évaporation (102 W/m 2 ) ainsi que par l émission de rayonnement infrarouge par le sol (350 40 W/m 2 ). On fait la somme (102 350 40) et on obtient 492 W/m 2. E-10-8 Corrigé du matériel reproductible Merci de ne pas photocopier Éditions Grand Duc E-10-14 Corrigé du matériel reproductible Merci de ne pas photocopier Éditions Grand Duc
20. Dans vos mots, expliquez le rôle de la vapeur d eau dans l amplification de l effet de serre. L ajout de gaz à effet de serre fait augmenter la température de l air ambiant, donc plus de vapeur d eau s évapore. L air retient plus de chaleur, ce qui fait encore augmenter la température ambiante. 21. Qu arrive-t-il à la pression atmosphérique lorsqu on s élève en altitude? Pourquoi? La pression atmosphérique baisse lorsqu on s élève en altitude. L air est compressible, et la gravité l attire vers le sol, donc il est plus dense à proximité du sol. 22. Les cellules tropicale, tempérée et polaire redistribuent la chaleur entre l équateur et les pôles. Pourquoi les vents ne sont-ils pas orientés nord-sud ou sud-nord, mais plutôt déviés vers l est ou l ouest? L effet de Coriolis dévie les vents vers la droite dans l hémisphère Nord. Donc, les vents qui se dirigent de la haute vers la basse pression vers le sud sont déviés vers l ouest. Les vents qui se dirigent vers le nord sont déviés vers l est. Éditions Grand Duc Merci de ne pas photocopier Corrigé du matériel reproductible E-10-9 Éditions Grand Duc Merci de ne pas photocopier Corrigé du matériel reproductible E-10-15