L'effet de serre.
|
les gigantesques serres d' Eden Project en Cornouailles |
 |
On a vu que c'est la distance au soleil qui règle la quantité totale d'énergie reçue par la planète. Cette énergie, inégalement répartie, est responsable des vents et des courants marins. Comment agit-elle sur la température moyenne de la planète ?
I) Etude du document 1 : température d'équilibre prévue et mesurée de quelques planètes.
|
Document 1
|
|||
|
Température d'équilibre en °C |
observée ( T°O) |
prévue (T°Pr) |
Ecart (=T°O-T°Pr) |
| Mercure | 150 | 150 | |
| Vénus | 458 | -42 | |
| Terre | 15 | -18 | |
| Mars | -55 | -61 | |
la quantité d'énergie reçue par le sol d'une planète dépend de sa distance au soleil (voir TP : constante solaire) mais aussi de son albédo.
Définition de l'albédo : fraction de la lumière incidence qui est réfléchie par une surface.Al= LR/LI. Cette fraction vaut 1 pour un miroir ( et presque 1 pour la neige)et 0 pour un corps noir ( comme le charbon).
Une planète brillante recevra donc moins énergie qu'une planète au sol sombre.
Q 1:compléter le schéma 1 en prenant soin de donner à la planète un albédo de 1/3 ( 33 %), la largeur des flèches étant proportionnelles à la quantité d'énergie.
Al'équilibre, la planète doit perdre autant d'énergie qu' elle en reçoit. Elle rayonne cette énergie dans l'espace sous forme de lumière infra-rouge ( la lumière est formée de radiations électromagnétiques. Leur longueur d'onde s'étale sur le spectre dont le visible constitue une partition. Le document 2 donne en abscisse les noms correspondant aux différentes gammes de longueur d'onde ( ultraviolets, visible et infra-rouge).On a toujours à l'équilibre LI=LR+IR.
LI:lumiére incidente, LR:lumiére réfléchie , IR:infra-rouge.
Q 2: compléter le schéma 1 en plaçant la flèche correspondant aux infra-rouge.
Conaissant ces deux données, la distance au soleil et l'albédo, les physiciens peuvent calculer la température théorique atteinte par une planète ( colonne température d'équilibre théorique du document 1). Ces températures sont des moyennes entre le jour et la nuit.
Q 3:calculer l'écart entre les températures théoriques et les températures observaient ( colonne « écart »). Que constate-t-on ?
Q 4:si l'on considère la colonne « écart », avec quelle caractéristiquedes planètes ( pensez au TP3 particularités des différentes planètes du système solaire) cet écart est-il corrélé.
Q 5:proposez une hypothèse expliquant cette relation.
III expérience:
 |
 |
| Q 6:décrivez les conditions expérimentales en mettant en évidence des différences entre les deux montages |  |
.
Q 7:relever des conditions initiales et finales de températures sur le schéma.
Q 8 :comment interpréter le résultat ? L'expérience permet-t-elle de valider l'hypothèse de la question 5 ?
III) Etude du document 2 sur la transparence de l'atmosphère aux différentes longueurs d'ondes.
courbe b: en ordonnée l'énergie lumineuse mesurée par un capteur placé au sol.
courbe a: en ordonnée, on a la fraction du rayonnement absorbée par l'atmosphère à une longueur d'onde considérée. Avec 0 % rien n'est arrêté ( l'atmosphère est transparente àcette longueur d'onde). À 100 % tout est absorbé ( l'atmosphère est opaque à cette longueur d'onde).
Q 9:à quoi correspondent les deux" bosses» d'intensité lumineuse ? ( la même mesure de nuit ne montrerait que la bosse de droite).
Q 10:on parle de deux" fenêtre » : fenêtre du visibleet fenêtre 8-12µm. Que veut-on dire par là.
Q 11:que se passerait-il si un gaz opaque dans la zone 8-12µm était rajouté à l'atmosphère ? Faire le lien avec le résultat de l'expérience (Q 7).
conclusion: complétez le schéma 2.
