L atmosphère et l espace Verdicts et diagnostics Verdict CHAPITRE 7 STE Questions 1 à 32, A à D. 1 L ATMOSPHÈRE (p. 222-239) 1. Vrai ou faux? Expliquez votre réponse. a) L atmosphère est la couche d air de 30 km d épaisseur qui entoure la Terre. Faux. Son épaisseur est de plus de 10 000 km, mais sa masse est concentrée dans les 30 premiers kilomètres au-dessus du sol. b) L atmosphère est composée principalement de dioxygène. Faux. Elle est composée principalement de diazote. c) L atmosphère nous protège contre les rayons nocifs du Soleil. Vrai. Elle nous protège notamment contre les rayons ultraviolets. 2. À quelle couche de l atmosphère correspond chacune des descriptions suivantes? a ) Il s agit de la couche la plus froide de l atmosphère. Mésosphère. b ) Les phénomènes météorologiques se produisent dans cette couche. Troposphère. c ) Elle abrite la couche d ozone. d ) C est la couche la plus chaude de l atmosphère. e ) La plupart des satellites spatiaux circulent dans cette couche. 3. Le 23 octobre 2007, la navette spatiale Discovery a décollé du Centre spatial Kennedy, en Floride, pour aller livrer de l équipement à la Station spatiale internationale. Nommez, dans l ordre, les couches de l atmosphère traversées par l équipage. Troposphère, stratosphère, mésosphère, thermosphère, exosphère. Stratosphère. Thermosphère. Exosphère. 4. Nommez trois caractéristiques de l air qui sont importantes en météorologie. La pression, la température, le taux d humidité.
5. Pour mesurer les caractéristiques de l atmosphère en altitude, les météorologues emploient des ballonssondes qui peuvent s élever jusqu à 30 km. Ces ballons sont dotés de matériel de mesure et de radars, qui envoient les données recueillies vers la Terre. En s élevant, les ballons gonflés d air prennent de l expansion. Expliquez pourquoi. La pression de l air diminue avec l altitude, ce qui permet aux particules d air à l intérieur des ballons de prendre de l expansion. 6. Les particules d air exercent-elles une pression plus faible ou plus forte quand la température augmente? Expliquez votre réponse. Les particules d air exercent une pression plus faible lorsque la température augmente, parce qu elles s éloignent les unes des autres et que le nombre de collisions entre les particules diminue en conséquence. Dans l atmosphère, cependant, la pression de l air tend à l équilibre et c est la masse volumique de l air qui diminue lorsque la température augmente. 7. Qu est-ce qui cause le vent? Le vent provient du déplacement de l air des zones de haute pression vers les zones de basse pression. 8. Une cycliste de haut niveau quitte Montréal et roule vers Québec. Au même moment, une cycliste de même calibre effectue ce trajet en sens inverse. Si un système de haute pression surplombe Montréal et qu un système de basse pression se trouve au-dessus de Québec, qui arrivera en premier? Expliquez votre réponse. La cycliste qui part de Montréal vers Québec arrivera en premier, puisqu elle aura le vent dans le dos. 9. Qu est-ce qui permet la répartition de la chaleur reçue du Soleil entre l équateur et les pôles? Expliquez votre réponse. C est la circulation atmosphérique qui permet cette répartition. Il s agit d un phénomène de convection : l air chaud monte au-dessus de l équateur et se dirige vers les pôles ; en même temps, l air froid des pôles se dirige vers l équateur.
10. Le globe est ceinturé de grandes cellules de circulation à l intérieur desquelles se déplacent les vents dominants. Combien y a-t-il de cellules de circulation au total? Comment se nomment-elles? Il existe six cellules de circulation, trois par hémisphère : deux cellules polaires, deux cellules de Ferrel, 11. deux Un vol cellules entre de Montréal Hadley. et Paris a duré 6 h 25 min. Au retour, le vol a duré 7 h 35 min. Pourquoi? 12. À quoi chacune des descriptions suivantes correspond-elle? a ) Une grande étendue atmosphérique dont la température et l humidité sont relativement homogènes. Une masse d air. b ) La limite d une masse d air froid qui percute une masse d air chaud, et Un front froid. qui entraîne la formation de nuages épais, les cumulus. c ) La limite d une masse d air chaud qui percute une masse d air froid, et Un front chaud. qui entraîne la formation de nuages allongés et superposés en couches. 1 3. Observez bien la photo ci-contre. a) La région illustrée se trouve-t-elle dans une zone de basse pression atmosphérique ou de haute pression atmosphérique? Dans une zone de haute pression. b) Quel nom donne-t-on à une telle zone? Anticyclone. c) Dans quel sens les vents tournent-ils si cette zone se trouve dans l hémisphère Nord? Dans le sens horaire. d) Comment se nomme le phénomène inverse? Une dépression. 14. En général, les vents soufflent-ils en ligne droite d une zone de haute pression vers une zone de basse pression? Pourquoi? 15. Vrai au faux? Expliquez votre réponse. a) L effet de serre est un phénomène récent, engendré par les activités humaines sur Terre. Faux. Les gaz à effet de serre ont toujours existé dans l atmosphère.
b) En s accumulant dans l atmosphère, les gaz à effet de serre piègent de plus en plus de rayons ultraviolets. Faux. Ils piègent les rayons infrarouges émis par le sol. c) Le déboisement entraîne une augmentation de l effet de serre à cause de la libération de dioxyde de carbone lors de la décomposition des arbres coupés. Vrai. Le carbone emmagasiné dans les forêts retourne dans l atmosphère sous forme de CO2 lorsqu on coupe les arbres. d) La photosynthèse par les végétaux joue un rôle majeur dans la stabilité des températures sur Terre. Vrai. Les végétaux absorbent du CO2 lors de la photosynthèse, ce qui diminue l effet de serre. 16. Pour chacun des gaz à effet de serre suivants, nommez une source d émission associée aux activités humaines. a) Dioxyde de carbone (CO2) Réponses variables. Exemples. Combustion du pétrole, du gaz naturel, du charbon, par les voitures ou les procédés industriels. b) Méthane (CH4) Réponses variables. Exemples. Élevage de bétail, entreposage et gestion des fumiers, culture en rizière, décomposition des ordures ménagères, distribution du gaz naturel. c) Oxyde nitreux (N2O) Réponses variables. Exemples. Épandage d engrais contenant de l azote sur les terres agricoles, procédés chimiques. 17. La décomposition des déchets dans les sites d enfouissement génère du méthane (CH4). Dans plusieurs sites, on recueille ce gaz et on le brûle, pour le transformer en dioxyde de carbone (CO2). Ce geste a-t-il un impact positif ou négatif sur l environnement? Expliquez votre réponse. Positif. Le méthane est un gaz à effet de serre 21 fois plus puissant que le dioxyde de carbone. 18. Expliquez la différence entre l ozone troposphérique et l ozone stratosphérique. Dans les deux cas, il s agit de la même molécule. À basse altitude (dans la troposphère), l ozone constitue un polluant. Il est irritant pour les voies respiratoires. Dans la stratosphère, il forme une couche qui protège les organismes vivants contre les rayons ultraviolets du Soleil.
19. Quelles molécules sont principalement responsables de l amincissement de la couche d ozone? À quels usages ont servi (ou servent encore) ces molécules? Les chlorofluorocarbures (CFC). Ces composés chimiques étaient essentiellement utilisés dans les systèmes de réfrigération ou comme propulseurs dans les bombes aérosols. Toute production de CFC devrait cesser d ici 2010. 2 0. Observez bien la photo ci-contre. a) De quels gaz dégagés par les voitures l ozone de la troposphère provient-il? Des oxydes d azote (NOx). b) Comment nomme-t-on l épais brouillard de pollution que forment l ozone et d autres polluants atmosphériques dans certaines conditions? Le smog. c) Ce brouillard a-t-il toujours la même composition? Expliquez votre réponse. Non. L ozone troposphérique se combine avec divers polluants atmosphériques pour former le smog. Sa composition varie selon la période de l année. 21. Indiquez deux avantages et deux inconvénients associés à l énergie éolienne. 2 L ACTION DU SOLEIL ET DE LA LUNE SUR LA TERRE (p. 239-245) 22. Comment nomme-t-on les réactions qui transforment l hydrogène en hélium au cœur du Soleil? Des réactions nucléaires. 23. Sous quelle forme l énergie solaire nous parvient-elle sur la Terre? Sous forme d énergie rayonnante (ondes électromagnétiques). 24. Quelles ondes électromagnétiques provenant du Soleil parviennent jusqu à la Terre? La lumière visible, une partie des rayons infrarouges et une infime partie des rayons ultraviolets.
25. Expliquez le sens de l affirmation suivante : la courbure du globe est à l origine de plusieurs phénomènes atmosphériques. À cause de la courbure du globe, les régions tropicales reçoivent plus d énergie solaire que les pôles. Les différences de température entre les régions du globe créent les vents et les courants marins. 26. À quoi chacune des descriptions suivantes correspond-elle? a) Un grand panneau de verre qui capte la chaleur du Soleil et la transmet à un liquide qui circule sous sa surface. Capteur solaire. b) Un dispositif qui convertit la lumière du Soleil en courant électrique. Cellule photovoltaïque. 27. Décrivez deux éléments qui font partie des systèmes de chauffage passif. Réponses variables. Exemple. De grandes fenêtres orientées vers le sud; des matériaux, comme le béton, qui absorbent l énergie solaire. 28. Indiquez deux avantages et deux inconvénients associés à l énergie solaire. Réponses variables. Exemples. Avantages : c est une énergie renouvelable; elle n émet pas de gaz à effet de serre; elle permet d alimenter des installations isolées. Inconvénients : ses coûts de construction sont élevés; la quantité d énergie solaire est variable selon la position du Soleil et l épaisseur de nuages. 29. À 11 h, Geneviève a laissé sa serviette et son livre sur la plage pour aller se promener. À son retour, une heure plus tard, ses effets personnels avaient été emportés par la marée. Elle est surprise : la veille, la marée était à son plus haut vers minuit. Comment peut-elle de nouveau être si haute? La Terre a fait un demi-tour sur elle-même. Geneviève se trouve sur la face de la Terre opposée à la Lune. La marée est haute puisque à cet endroit les eaux sont moins attirées par la Lune que la Terre elle-même. 30. Vrai ou faux? Expliquez votre réponse. a) Les marées sont provoquées uniquement par l attraction de la Lune. Faux. Le Soleil joue aussi un rôle dans le phénomène des marées. b) À tout moment, il y a deux marées hautes et deux marées basses sur la Terre. Vrai. Les marées hautes se produisent du côté qui fait face à la Lune et du côté opposé à la Lune. Les marées basses se produisent sur les deux autres côtés de la Terre.
c) La force gravitationnelle de la Lune est due au fait qu elle tourne sur elle-même. Faux. La force gravitationnelle n est pas due à la rotation de la Lune, mais à sa masse. 31. Remettez dans le bon ordre les étapes suivantes, associées à la production d énergie marémotrice. A. La marée descend. D. Une porte s ouvre. B. La marée monte. E. L eau est captée dans un bassin. C. L eau sort et fait tourner une turbine. B, E, A, D et C. 32. Indiquez deux avantages et deux inconvénients associés à l énergie marémotrice. Réponses variables. Exemple. Avantages : c est une énergie renouvelable; elle n émet pas de gaz à effet de serre. Inconvénients : elle nécessite des installations coûteuses; elle nécessite une amplitude de marée suffisante. QUESTIONS SYNTHÈSES A. Afin de faire sa part pour l environnement, Sophie choisit de laisser sa voiture à la maison deux jours par semaine et de se rendre au bureau à pied. Avant de quitter son domicile, elle écoute la radio. Au bulletin météo, on annonce qu une zone de haute pression s est installée au-dessus de la ville où elle habite. a) Comment se nomme le système météorologique qui trône au-dessus de la ville? Anticyclone. b) Sophie devrait-elle songer à emporter un parapluie au bureau? Expliquez votre réponse. Ce n est pas nécessaire. Les anticyclones sont associés à un temps sec et ensoleillé. B. Répondez aux questions suivantes à l aide de l information donnée en A. a) Grâce à sa nouvelle routine, quels gaz polluants bien connus Sophie évite-t-elle d émettre? b) Quels problèmes environnementaux Sophie aide-t-elle ainsi à prévenir? Les changements climatiques et la formation de smog. c) Les concitoyens de Sophie n ont pas tous eu la même idée et des milliers d automobilistes sont coincés dans les bouchons pour se rendre au centre-ville. Une fumée jaunâtre est visible au-dessus de la ville. Cette fumée devrait-elle disparaître au cours de la journée? Expliquez votre réponse. C est peu probable. La haute pression empêche les polluants de s échapper.
C. La famille Tremblay et la famille Therrien ont toutes les deux construit un chalet de chasse en région isolée, dans le nord du Québec. Le réseau électrique de la province ne dessert pas leurs chalets. Les Tremblay ont choisi de construire une petite éolienne pour subvenir à leurs besoins. Les Therrien ont installé des capteurs solaires et des panneaux photovoltaïques. a) Sur le plan des émissions de gaz à effet de serre, quelle famille affichera le bilan le plus avantageux? Expliquez votre réponse. Aucune différence. Dans les deux cas, aucun gaz à effet de serre n est émis durant la phase d utilisation de l équipement. b) À quel problème fera face chacune des familles en ce qui concerne l alimentation en énergie? Les Tremblay ne seront pas approvisionnés quand le vent tombera à plat. Les Therrien ne seront pas approvisionnés la nuit et lorsque le ciel sera couvert. c) Les deux familles envisagent de coupler leurs systèmes de production pour créer un petit réseau qui alimenterait les deux chalets. Qu en pensez-vous? La solution est-elle parfaite? Excellente idée. Un système pourra prendre la relève de l autre quand l un d eux ne sera pas en mode de production. L alimentation restera problématique lors des nuits ou des journées nuageuses où il ne ventera pas. D. Préparez votre propre résumé du chapitre 7 en construisant un réseau de concepts. Voir la section «Réseaux de concepts» dans le guide B. Diagnostic 1. Au Québec, les taux de smog ont augmenté en moyenne de 15 % depuis le début des années 1990, essentiellement dans le sud de la province. Expliquez pourquoi. À cause de l augmentation du nombre de véhicules sur les routes et du développement des activités industrielles. Les émissions de smog sont concentrées dans le sud, puisque c est dans cette région que se trouvent les zones urbaines. 2. Le Québec ne peut agir seul pour régler le problème du smog sur son territoire. Il doit collaborer avec ses voisins des autres provinces et les États américains. Expliquez pourquoi. Parce que les polluants atmosphériques peuvent voyager à des centaines de kilomètres de leur point d'émission, poussés par les vents. Même si le Québec réduit ses émissions, les résultats ne seront pas probants tant que ses voisins n'en feront pas autant.