Les causes de l’inégale répartition de l’énergie solaire
Rotondité, inclinaison, rotation : pourquoi il fait plus chaud à Garoua qu’en Europe, et comment la Terre redistribue cette chaleur.
www.ndolomath.comFiche de révision de SVTEEHB : « Les causes de l’inégale répartition de l’énergie solaire », proposée par ndolomath.comndolomath
Les causes de l’inégale répartition de l’énergie solaire
Module III : L’éducation à l’environnement et au développement durableSéquence 11 : Le rayonnement solaire et ses influences à la surface de la TerreSéance 61 : Les causes de l’inégale répartition de l’énergie solaire
💡 Idée principale : l’énergie solaire n’est pas reçue également partout. À cause de la forme sphérique de la Terre, les rayons sont presque perpendiculaires à l’équateur et de plus en plus obliques vers les pôles. L’inclinaison de l’axe (23,5°) et la révolution créent les saisons ; la rotation crée le jour et la nuit ; l’albédo varie selon les surfaces. Il en résulte un excédent d’énergie aux basses latitudes et un déficit aux hautes latitudes.
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Étapes résumées
Rotondité : un même faisceau éclaire une surface plus grande aux hautes latitudes (énergie par m² plus faible).
L’épaisseur d’atmosphère traversée est aussi plus grande aux hautes latitudes.
Inclinaison de l’axe (23,5°) + révolution autour du Soleil = saisons et durée du jour variable.
Rotation de la Terre : alternance jour / nuit ; nature des surfaces : albédo différent.
Excédent entre les tropiques, déficit vers les pôles : la chaleur est transportée par l’atmosphère et les océans.
Situation problème
Paul, élève à Yaoundé, échange par messages avec Ingrid, sa correspondante en Norvège. En décembre, Ingrid lui écrit qu’il fait −10 °C chez elle et que le Soleil se lève à 10 h pour se coucher à 15 h. Paul, lui, a 28 °C et douze heures de jour comme toute l’année. Pourtant, c’est le même Soleil qui les éclaire.
Consignes :
Relève les différences entre Yaoundé et la Norvège.
Pourquoi la Norvège reçoit-elle moins d’énergie solaire ?
Pourquoi la durée du jour varie-t-elle peu à Yaoundé ?
le problèmedates et duréesla lumière
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Compétence visée
Sensibiliser aux catastrophes liées aux mouvements atmosphériques et océaniques en comprenant pourquoi la Terre est inégalement chauffée.
Objectifs de la leçon
Expliquer l’influence de la rotondité de la Terre sur l’énergie reçue.
Expliquer le rôle de l’inclinaison de l’axe et de la révolution (saisons).
Interpréter le bilan énergétique selon la latitude.
La rotondité de la Terre
Activité 1 : l’angle d’incidence des rayons
On éclaire un globe avec trois faisceaux identiques (même énergie). Le document 1 montre la surface éclairée par chacun.
Document 1 : même faisceau, surface éclairée différente selon la latitude.
Où la surface éclairée est-elle la plus petite ?
Que devient l’énergie reçue par m² quand la latitude augmente ?
Ce qu’il faut comprendre : à l’équateur, les rayons arrivent presque perpendiculairement : l’énergie est concentrée sur une petite surface. Vers les pôles, les rayons sont obliques : la même énergie est étalée sur une surface plus grande (2 fois plus à 60°), donc chaque m² reçoit moins. De plus, les rayons obliques traversent une plus grande épaisseur d’atmosphère, qui en absorbe et en diffuse davantage.
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Inclinaison de l’axe, révolution et rotation
1. Les saisons
Document 2 : la Terre au cours de sa révolution annuelle autour du Soleil (dessin non à l’échelle).
Les mouvements de la Terre et leurs effets
Révolution (365,25 jours)
Avec l’axe incliné de 23,5°, chaque hémisphère reçoit plus d’énergie en été : ce sont les saisons.
Rotation (24 heures)
Alternance du jour et de la nuit : la surface chauffe le jour et se refroidit la nuit.
Près de l’équateur
Au Cameroun, jour ≈ 12 h toute l’année ; les saisons sont surtout des saisons de pluies.
Nature des surfaces
L’albédo (neige, forêt, désert, océan) et la nébulosité modulent l’énergie absorbée.
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Excédent et déficit énergétiques
Activité 2 : le bilan énergétique selon la latitude
Le document 3 compare, pour chaque latitude, l’énergie solaire absorbée et l’énergie infrarouge émise vers l’espace (moyennes annuelles).
Document 3 : énergie absorbée et énergie émise selon la latitude (valeurs approchées).
Entre quelles latitudes le bilan est-il excédentaire ? déficitaire ?
Pourquoi les tropiques ne se réchauffent-ils pas sans arrêt ?
Ce qu’il faut comprendre : entre environ 40° S et 40° N, la Terre absorbe plus d’énergie qu’elle n’en émet : excédent. Aux hautes latitudes, elle en émet plus qu’elle n’en reçoit : déficit. Si rien ne bougeait, les tropiques deviendraient de plus en plus chauds et les pôles de plus en plus froids. En réalité, l’atmosphère (vents) et les océans (courants) transportent la chaleur de l’équateur vers les pôles : c’est l’origine des mouvements atmosphériques et océaniques.
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À retenir pour la suite
L’inégale répartition de l’énergie crée des différences de température et de pression.
Ces différences mettent en mouvement l’air (vents) et l’eau (courants marins).
Trace écrite : ce que je retiens
À retenir
La rotondité de la Terre rend les rayons plus obliques vers les pôles : l’énergie reçue par m² diminue avec la latitude.
Les rayons obliques traversent une plus grande épaisseur d’atmosphère.
L’inclinaison de l’axe (23,5°) combinée à la révolution crée les saisons.
La rotation crée l’alternance jour/nuit ; l’albédo modifie l’énergie absorbée.
Les basses latitudes sont excédentaires, les hautes latitudes déficitaires : vents et courants redistribuent la chaleur.
je retiensle globele vent
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Vocabulaire à connaître
Latitudedistance angulaire d’un lieu par rapport à l’équateur.Angle d’incidenceangle entre les rayons et la surface éclairée.Révolutionmouvement de la Terre autour du Soleil (1 an).Rotationmouvement de la Terre sur elle-même (24 h).Solsticedate où le Soleil est au plus haut ou au plus bas à midi dans un hémisphère.
Je m’évalue
1. Pourquoi reçoit-on plus d’énergie par m² à l’équateur ?
2. Que vaut l’inclinaison de l’axe de la Terre ?
3. Quel mouvement de la Terre crée le jour et la nuit ?
4. Où le bilan énergétique est-il déficitaire ?
Réponses : les rayons y sont presque perpendiculaires · 23,5° · la rotation · aux hautes latitudes. Le corrigé détaillé et d’autres exercices de ce chapitre sont dans les exercices corrigés.
je réfléchisle cortexla planète Terre
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Erreurs fréquentes
Croire que les saisons sont dues à la distance Terre–Soleil : elles sont dues à l’inclinaison de l’axe.
Penser que l’équateur reçoit plus d’énergie parce qu’il est « plus près » du Soleil.
Oublier que le déséquilibre énergétique est compensé par les mouvements de l’air et de l’eau.
Méthode
Pour expliquer un schéma géométrique : compare deux situations identiques sauf un paramètre (ici la latitude), décris ce qui change (surface éclairée) et conclus sur la grandeur demandée (énergie par m²) avec un raisonnement « même énergie, plus grande surface, donc moins par m² ».
Activité d’intégration
Un élève de Kribi part étudier au Canada. En janvier, il constate qu’à midi, le Soleil est très bas sur l’horizon et que les journées sont très courtes, alors qu’à Kribi le Soleil passe presque à la verticale deux fois par an.
Explique pourquoi l’énergie reçue au Canada en janvier est faible (deux raisons).
Explique pourquoi Kribi a des jours d’environ 12 h toute l’année.
Montre que les différences entre les deux régions sont à l’origine des vents et des courants marins.