CADIEUX, Emilie DID3510-10 Thème Étude de la formation de la pluie, de la neige, de la grêle et du verglas
Étude de la formation de la pluie, de la neige, de la grêle et du verglas Et Le cycle de l eau 2
Table des matières Introduction 4 L eau. 5 La fabrique de pluie... 6 Résultats de l expérience. 7 Résumé des observations 8 Notions scientifiques du cycle de l eau...9 1. Évaporation 9 2. Condensation. 9 3. Précipitation.. 10 4. Ruissellement 13 Résumé cycle de l eau 14 Conclusion... 15 Questionnaire... 16 Annexe.. 18 Corrigé du questionnaire 19 3
Introduction Le cycle de l eau Au cours de ce projet, tu apprendras comment fonctionne le cycle de l eau. Dans le but de comprendre la formation de la pluie, de la neige, de la grêle et du verglas. Tout d abord, tu feras tes propres hypothèses au sujet du cycle de l eau, pour par la suite les vérifier lors de l expérience de la Fabrique de pluie. Tout d abord, avec l expérience tu pourras comprendre toutes les étapes du cycle de l eau. Suite à cela, plusieurs phénomènes seront plus clairs. Puis, à partir de l étape des précipitations, les notions de pluie, de neige, de verglas et de grêle seront définies. Les objectifs visés sont 1. Comprendre le déroulement du cycle de l eau 2. Comprendre la formation de la pluie, de la neige, de la grêle et du verglas. 4
Crois-tu que tu es concerné par le temps qu il fait et la météo? En fait, moi je te le confirme. Tous les enfants ont hâte à la première neige pour faire un beau bonhomme de neige et lorsqu il pleut le temps parait souvent interminable. Mais est-ce que tu t es déjà demandé d où vient l eau qui tombe du ciel sous la forme de neige ou de pluie? À ton avis d où vient l eau qui tombe sous différentes formes? En fait, l eau existe depuis des millions d années, elle est apparue en même temps que la terre et depuis ce temps l eau se transforme en différents états. Elle suit un cycle qui ressemble à une roue qui tourne sans arrêt, au fil de ce cycle l eau se transforme en différents états. Connais-tu les différents états de l eau? Peux-tu nommer des étapes du cycle de l eau? 5
La fabrique de pluie 1 Pour comprendre comment se forme la pluie, la neige ou le verglas, il faut tout d abord comprendre le cycle de l eau. Avec cette petite expérience, tu pourras mieux comprendre les différentes étapes de ce cycle. Matériels : Pour réaliser cette expérience, tu auras besoin de : Un grand bac en plastique, un verre en plastique, de la pellicule plastique (de type Saran rap), des glaçons, une bouilloire, du ruban adhésif et de l eau. Manipulations : Faire chauffer environ 3 tasses d eau à l aide de la bouilloire (attention à cette étape, demande la supervision d un adulte) Placer le verre au centre du bac, la hauteur du verre ne doit pas dépasser celle du bac. Mettre la pellicule plastique sur le bac et coller un côté avec du ruban adhésif. Laisser un espace pour verser l eau. Verser l eau chaude dans le bac, il ne doit pas avoir d eau dans le verre. Recouvrir rapidement le bac à l aide de la pellicule plastique et coller l autre partie avec du ruban adhésif. Placer les glaçons sur la pellicule plastique, au-dessus du verre. Attendre quelques minutes et observer. Observations : Note tes observations 1 http://www-annexe.ac-rouen.fr/premier_degre/presteia76/ressources/fichedeprep/experien ces/pluie.htm 6
Résultats de l expérience Donc au cours de cette expérience, tu aurais dû être en mesure d observer une simulation du cycle de l eau. Dans le bac, nous avons recréé les mêmes phénomènes. Premièrement, en ajoutant l eau chaude dans le bac, tu as recréé la première phase, soit l évaporation. Tu as pu observer que de la vapeur s élevait vers le plastique. Comme l eau que tu as ajoutée dans le bac était chaude, le procédé d évaporation s est déclenché. Dans la nature, le soleil agit comme la bouilloire et il provoque l évaporation. Par contre, l eau des lacs et des rivières ne deviendra jamais aussi chaude, il s agit d un phénomène de surface. Seulement l eau au dessus du lac s évapore. Deuxièmement, les minuscules gouttelettes d eau qui se sont évaporées se sont dirigées vers la pellicule plastique et elles s y sont accumulées. Si nous voulons faire un lien avec la nature, les gouttelettes d eau sur la pellicule ont formé un nuage. Au contact avec le plastique, qui était à une température plus basse à cause des glaçons, la vapeur d eau a subi le phénomène de condensation. Troisièmement, après la condensation les gouttelettes d eau sont devenues trop grosses pour rester accrochées à la pellicule et elles sont tombées sous forme de pluie. Cette étape se nomme précipitation. En tombant, elles se sont dirigées dans le verre, qui agit comme un lac, où elles ont ruisselé dans le bac. Dans la nature, l eau ruisselle dans les montagnes et sur le sol jusqu aux rivières et le cycle recommence. 7
Résumé des observations La formation de vapeur d eau ÉVAPORATION Des gouttelettes d eau se sont accumulées sur la pellicule plastique, sous la glace. CONDENSATION Après quelques minutes, des gouttes d eau retombaient dans le bac et dans le verre. PRÉCIPITATION Le cycle recommence L eau ruissèle dans le bac et dans le verre RUISELLEMENT 8
1. L évaporation Notions scientifiques Le cycle de l eau L évaporation est la première phase du cycle de l eau. Elle est déclenchée par l action du soleil sur l eau des lacs, des rivières et des océans. L énergie du soleil chauffe l eau et une partie de celle-ci s évapore sous forme de vapeur d eau. Au cours de l expérience, tu as pu observer que l évaporation s est réalisée après avoir fait chauffer l eau dans la bouilloire. 2. La condensation La vapeur d eau se retrouve dans de l air chaud. Puisque l air chaud est plus léger, il monte. Lorsqu il atteint une certaine hauteur, l air devient plus froid à ce moment, la vapeur d eau présente dans l air chaud se condense. La vapeur se transforme en gouttelette, l eau s accumule autour de petites poussières présentes dans l air. Dans l expérience, tu as pu voir ce phénomène lorsque la vapeur d eau s est retrouvée sur la pellicule plastique et qu elle s est transformée en gouttelette d eau. Mais comment se forment les nuages? Après s être transformé en gouttelette, le trajet de l eau n est pas terminé. Avec l aide du vent, les gouttelettes se regroupent et elles forment une goutte de pluie. SAVAIS-TU QUE Pour former une goutte de pluie, il faut environ un million de gouttelettes. 9
3. Précipitations Les gouttelettes continuent de grossir et de se transformer en goutte d eau. Lorsqu elles ont atteint une certaine grosseur, elles sont trop lourdes pour rester dans le nuage. L air ne peut plus les soutenir alors elles tombent. Les précipitations peuvent avoir différentes formes telles que : la pluie, la neige, le verglas et la grêle. Mais comment se forment la pluie, le verglas, la grêle et la neige? Ce tableau explique l état des précipitations : La température des zones bleues est en dessous de 0 o Celsius Les zones rouges sont au-dessus de 0 o Celsius 10
La neige Pour qu il neige, certaines conditions doivent être remplies Les nuages doivent être très hauts, donc à très basse température. La température ambiante doit être sous le point de congélation de l eau 0 o C Il doit y avoir de la vapeur d eau dans l air ambiant Des particules comme de la fumée, du sable ou des cendres doivent être présentes dans l air Pour former la neige, l eau suit son cycle régulier. Par contre, à l étape de la condensation, la vapeur d eau se condense immédiatement en cristaux de glace, puisque la température du nuage est très basse. Par la suite, au cours de leur chute vers le sol si la température reste sous 0 o Celsius les cristaux tombent sous forme de neige. Savais-tu que. Un flocon de neige est formé d un amas de minuscules cristaux de glace. Les flocons se forment lors de la chute des cristaux. Tous les flocons sont différents les uns des autres. La pluie Lorsque l eau tombe sous forme de pluie, elle ne subit pas de changement particulier, elle tombe puisque les gouttelettes sont devenues trop grosses pour être soutenues par l air. Donc, elles quittent le nuage et tombent sur le sol sous forme de précipitation liquide, la pluie. Comme le tableau ci-dessus l explique, la température est toujours supérieure à 0 o Celsius. Lors de l expérience, c est exactement cela qu il s est produit. 11
Le verglas Le verglas se forme sensiblement de la même façon que la pluie. Les gouttes tombent sous forme liquide, mais lors de leur trajet entre le nuage et le sol, elles traversent une zone où la température est supérieure à 0 o Celsius, elles se réchauffent. Et peu avant leur arrivée au sol, la température chute sous le point de congélation. Donc en touchant le sol, l eau gèle et forme une couche de glace. En 1998, le Québec a traversé une grosse tempête de verglas, certaines régions du Québec ont manqué d électricité jusqu à un mois. La grêle La grêle se forme dans le nuage. Lors de sa formation, de forts vents sont présents dans le nuage et la température est légèrement plus basse qu à la normale. Les gouttes d eau se transforment en cristaux de glace. Les cristaux sont entrainés par le vent et ils se déplacent de haut en bas. Dans le bas du nuage, ils fondent un peu, puis le vent les pousse vers le haut et ils regèlent. Plus ce va-et-vient est répété, plus le grêlon grossit. Le grêlon tombe vers le sol lorsque son poids est trop élevé. SAVIEZ-VOUS QUE.. La taille d un grêlon peut varier de la grosseur d un petit pois jusqu à celle d une orange!! La grêle cause souvent de graves dommages puisque sa vitesse moyenne lorsqu elle touche le sol est de 160 km/h 12
4. Le ruissellement et infiltration Suite aux précipitations, l eau doit se diriger quelque part. Comme tu as pu le constater dans l expérience, l eau s est retrouvée dans le verre ou elle est retournée dans le bac. Le même phénomène se produit dans la nature, avec de deux phénomènes : le ruissellement et l infiltration. Ruissellement Suite aux précipitations, l eau peut ruisseler sur les montagnes, tomber dans les lacs ou tout simplement tomber sur le sol. Elle suit toujours un trajet semblable à celui-ci lors du ruissellement : elle passe par les petits ruisseaux, les rivières, les lacs et les fleuves, pour finalement être transportée vers les mers et les océans. Infiltration L eau peut aussi pénétrer dans le sol, après son infiltration l eau peut suivre différents trajets. Elle peut aller rejoindre les nappes souterraines et former un réservoir d eau souterrain. Elle peut aussi être drainée vers un cours d eau, pour ensuite retourner aux rivières à l aide du ruissellement. 13
Résumé du cycle de l eau Après tout ce trajet, l eau recommence son cycle. Le cycle de l eau est une roue qui tourne sans arrêt. Condensation Évaporation Précipitation Infiltration Ruisellement 14
Conclusion Pour conclure, au cours de ce projet sur le cycle de l eau tu as pu te familiariser avec toutes les étapes du cycle. L expérience, La fabrique de pluie, t a permis de recréer l évaporation, la condensation, les précipitations et le ruissellement. Suite à cela, les notions scientifiques ont approfondi tous les phénomènes observés au cours de l expérience. Puis, à l étape des précipitations, plusieurs types de précipitation t ont été définis. Tu as pu voir diverses ressemblances dans la formation de la pluie, de la neige, du verglas et de la grêle. Le tableau des précipitations a pu t aider à comprendre la température ambiante au cours de leur formation. 15
Questionnaire 1. Inscrit aux endroits appropriés, les étapes du cycle de l eau 2. Explique dans tes mots ces étapes du cycle de l eau Évaporation : 16
Condensation : Ruissellement : 3. Nomme et explique dans tes mots ces types de précipitations Grêle : Neige : Verglas : Bonne chance! 17
Annexe 18
Questionnaire (corrigé) 1. Inscrit aux endroits appropriés, les étapes du cycle de l eau Condensation Précipitation Évaporation Ruissellement et infiltration Le cycle recommence 2. Explique dans tes mots ces étapes du cycle de l eau Évaporation : C est la première phase du cycle de l eau. Elle est déclenchée par l action du soleil sur l eau des lacs, des rivières et des océans. L énergie soleil chauffe l eau et une partie de l eau s évapore sous forme de vapeur d eau. Condensation : La vapeur d eau se retrouve dans de l air chaud. Puisque l air chaud est plus léger, il monte. Lorsqu il atteint une certaine hauteur, l air devient plus froid à ce moment, la vapeur d eau présente dans l air chaud se condense. La vapeur se 19
transforme en gouttelette, l eau s accumule autour de petites poussières présentes dans l air. Ruissellement : Suite aux précipitations, l eau peut ruisseler sur les montagnes, tomber dans les lacs ou tout simplement tomber sur le sol. Elle suit toujours un trajet semblable à celui-ci lors du ruissellement : elle passe par les petits ruisseaux, les rivières, les lacs et les fleuves, pour finalement être transportée vers les mers et les océans 3. Nomme et explique dans tes mots ces types de précipitations Grêle : La grêle se forme dans le nuage. Lors de sa formation, de forts vents sont présents dans le nuage et la température est légèrement plus basse qu à la normale. Les gouttes d eau se transforment en cristaux de glace. Les cristaux sont entrainés par le vent et ils se déplacent de haut en bas. Dans le bas du nuage, ils fondent un peu, puis le vent les pousse vers le haut et ils regèlent. Plus ce va-et-vient est répété, plus le grêlon grossit. Le grêlon tombe vers le sol lorsque son poids est trop élevé. Neige : Les nuages doivent être très hauts, donc à très basse température. La température ambiante doit être sous le point de congélation de l eau 0 o C. Il doit y avoir de la vapeur d eau dans l air ambiant, des particules comme de la fumée, du sable ou des cendres doivent être présentes dans l air. Pour former la neige, l eau suit son cycle régulier. Par contre, à l étape de la condensation, la vapeur d eau se condense immédiatement en cristaux de glace, puisque la température du nuage est très basse. Par la suite, au cours de leur chute vers le sol si la température reste sous 0 o Celsius les cristaux tombent sous forme de neige. Verglas : Le verglas se forme sensiblement de la même façon que la pluie. Les gouttes tombent sous forme liquide, mais lors de leur trajet entre le nuage et le sol, les gouttes traversent une zone où la température est supérieure à 0 o Celsius, elles se réchauffent. Et peu avant leur arrivée au sol, la température chute sous le point de congélation. Donc en touchant le sol, l eau gèle et forme une couche de glace. 20
Bibliographie Académie de Rouen. «La machine à pleuvoir». En ligne. http://wwwannexe.ac-rouen.fr/premier_degre/presteia76/ressources/fichedeprep /experiences/pluie.htm. consulté le 30 janvier. La météo au quotidien. «Les précipitations». En ligne. http://www.meteo.org/p henomen/pcpn.htm. Consulté le 30 janvier 2010. Météorologie et enseignement. «Le cycle de l eau». En ligne http://www.meteo.education.fr/eaubonne/html/eaub435.htm. Consulté le 30 janvier 21