L'air qui nous entoure
L'air qui nous entoure appartient à l'atmosphère, l'enveloppe gazeuse de la Terre. La troposphère est la couche où nous vivons et où se produisent les principaux phénomènes météorologiques. Les différences de pression mettent l'air en mouvement : ce déplacement forme le vent.
À la fin de ce chapitre, vous saurez
- Nommer et ordonner les principales couches de l'atmosphère
- Expliquer les rôles de l'atmosphère et de la couche d'ozone
- Relier le vent aux différences de pression
- Lire un schéma atmosphérique et une carte simple de pression
PrérequisL'air est de la matière à l'état gazeux · Notions de température, de pression et de pression atmosphérique étudiées en 1AC
Un bon cours, ça se partage.
Comment montrer que l'air existe ?
Une bouteille ouverte paraît vide, pourtant elle contient de l'air. Si l'on enfonce verticalement un verre retourné dans une bassine, l'eau n'occupe pas immédiatement tout le verre. En inclinant le verre, des bulles s'échappent et l'eau prend leur place. L'observation montre que l'air occupe un espace, même lorsqu'il est invisible.
Définition
Atmosphère : L'atmosphère est l'enveloppe de gaz qui entoure la Terre et qui est retenue par son attraction. Elle devient progressivement moins dense avec l'altitude : elle ne possède pas une frontière rigide comme une paroi.
Quelles sont les couches de l'atmosphère ?
| Depuis le sol | Repères utiles en 2AC |
|---|---|
| Troposphère | Couche la plus basse, jusqu'à environ 8 à 18 km selon la région et la saison. Elle contient la majorité de l'air et de la vapeur d'eau. Nuages, pluies et vents y sont fréquents. |
| Stratosphère | Au-dessus de la troposphère, jusqu'à environ 50 km. Elle contient la région riche en ozone qui absorbe une partie des ultraviolets solaires. |
| Mésosphère | Environ 50 à 85 km. Beaucoup de petits objets venus de l'espace s'y désagrègent en produisant une traînée lumineuse. |
| Thermosphère | Au-dessus de la mésosphère. L'air y est très raréfié ; on y observe des aurores polaires. |
| Exosphère | Région extérieure très ténue, en transition progressive vers l'espace. |
Attention
L'atmosphère n'est pas uniquement constituée de dioxygène. L'air est un mélange de gaz. La couche d'ozone n'est ni une couche solide ni une sixième grande couche de l'atmosphère.
Pourquoi l'atmosphère est-elle indispensable ?
L'air fournit notamment le dioxygène utilisé par de nombreux êtres vivants pour respirer. L'atmosphère participe au cycle de l'eau : évaporation, formation des nuages, puis précipitations. Elle limite aussi les écarts de température entre le jour et la nuit. Certains gaz retiennent une partie du rayonnement infrarouge émis par la Terre : c'est l'effet de serre naturel.
Définition
Rôle de l'ozone stratosphérique : L'ozone de la stratosphère absorbe une partie des rayons ultraviolets du Soleil. Il réduit ainsi l'exposition des êtres vivants à ces rayonnements. L'ozone présent près du sol peut, au contraire, être un polluant.
Comment varie la pression avec l'altitude ?
La pression atmosphérique est la pression exercée par l'air environnant. On la mesure avec un baromètre, souvent en hectopascals (hPa). Lorsque l'altitude augmente, il y a moins d'air au-dessus de nous : la pression diminue globalement. En montagne, l'air est moins dense qu'au bord de la mer.
Une lecture de baromètre
Deux stations relèvent 1 015 hPa au niveau de la mer et 800 hPa en altitude. Quelle station subit la pression la plus faible ?
- Comparer les valeurs dans la même unité : 800 < 1 015.
- La station d'altitude a la pression la plus faible. L'écart est de 215 hPa. Ces mesures sont des données d'exercice, pas une météo actuelle.
Attention
La température ne diminue pas de la même façon dans toutes les couches. Au collège, on retient qu'elle diminue généralement avec l'altitude dans la troposphère ; on n'étend pas cette règle à toute l'atmosphère.
Quelle est l'origine du vent ?
Le Soleil chauffe inégalement les régions de la Terre. L'air chauffé se dilate et devient moins dense ; il peut s'élever. Ces différences de chauffage contribuent à créer des différences de pression. Près du sol, dans le modèle simplifié étudié en 2AC, l'air se déplace d'une région de haute pression vers une région de basse pression. Ce mouvement est le vent.
Méthode
Lire une carte de pression simplifiée
- Repérer les valeurs de pression et leur unité.
- Identifier la région de pression la plus élevée et celle de pression la plus faible.
- Tracer une flèche allant de la haute vers la basse pression.
- Préciser que ce modèle ne décrit pas à lui seul la trajectoire réelle de tous les vents.
Une brise côtière pendant la journée
Une plage se réchauffe plus vite que la mer voisine. Pourquoi une brise peut-elle souffler de la mer vers la terre ?
- L'air au-dessus du sol chaud s'élève.
- Dans cette situation simplifiée, de l'air plus frais arrive de la mer pour le remplacer près du sol.
- En altitude, un mouvement de retour complète la circulation. Une brise locale n'est pas une règle valable pour toute situation météorologique.
Comment répondre à une question d'expérience ?
Séparer l'observation de l'explication : « je vois des bulles sortir du verre » décrit un fait ; « l'air contenu dans le verre s'échappe » l'interprète. Pour expliquer un vent, nommer les deux régions et le sens du déplacement au lieu d'écrire simplement « l'air bouge ». En Physique-Chimie 2AC, une réponse courte mais justifiée vaut mieux qu'une liste de mots appris sans lien.
Questions fréquentes
Quelles sont les cinq couches de l'atmosphère en 2AC ?
Pourquoi y a-t-il du vent ?
Pourquoi la pression diminue-t-elle en montagne ?
Quelle différence entre air et atmosphère ?
Quiz : 12 questions sur ce chapitre
12 questions tirées au hasard parmi les 12 de ce chapitre : le quiz est différent à chaque visite. Une seule réponse est correcte, et vous voyez immédiatement si la vôtre l'est.
Q1L'atmosphère est…
Réponse incorrecte
Elle contient un mélange de gaz autour de la Terre.
Bonne réponse : une enveloppe gazeuse
Elle contient un mélange de gaz autour de la Terre.
Q2Dans quelle couche vivons-nous ?
Réponse incorrecte
La troposphère est au contact du sol.
Bonne réponse : Troposphère
La troposphère est au contact du sol.
Q3La couche d'ozone protectrice se situe surtout dans…
Réponse incorrecte
C'est l'ozone stratosphérique qui absorbe une partie des UV solaires.
Bonne réponse : la stratosphère
C'est l'ozone stratosphérique qui absorbe une partie des UV solaires.
Q4Quand l'altitude augmente, la pression…
Réponse incorrecte
Il y a moins d'air au-dessus de nous.
Bonne réponse : diminue globalement
Il y a moins d'air au-dessus de nous.
Q5Un baromètre mesure…
Réponse incorrecte
La température se mesure avec un thermomètre.
Bonne réponse : la pression atmosphérique
La température se mesure avec un thermomètre.
Q6Le symbole hPa désigne…
Réponse incorrecte
hPa signifie hectopascal.
Bonne réponse : une unité de pression
hPa signifie hectopascal.
Q7Dans le modèle simple, le vent au sol va…
Réponse incorrecte
Une différence de pression met l'air en mouvement.
Bonne réponse : de haute vers basse pression
Une différence de pression met l'air en mouvement.
Q8Les principaux nuages se trouvent dans…
Réponse incorrecte
La troposphère contient l'essentiel de la vapeur d'eau atmosphérique.
Bonne réponse : la troposphère
La troposphère contient l'essentiel de la vapeur d'eau atmosphérique.
Q9L'ozone stratosphérique absorbe…
Réponse incorrecte
L'atmosphère laisse notamment passer de la lumière visible.
Bonne réponse : une partie des ultraviolets
L'atmosphère laisse notamment passer de la lumière visible.
Q10L'air chauffé qui se dilate devient…
Réponse incorrecte
Sa masse est répartie dans un plus grand volume.
Bonne réponse : moins dense
Sa masse est répartie dans un plus grand volume.
Q11Quelle couche suit la stratosphère en montant ?
Réponse incorrecte
La mésosphère précède la thermosphère.
Bonne réponse : Mésosphère
La mésosphère précède la thermosphère.
Q12Les limites des couches sont…
Réponse incorrecte
L'atmosphère évolue progressivement et varie selon les conditions.
Bonne réponse : des limites approximatives
L'atmosphère évolue progressivement et varie selon les conditions.
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Le chapitre est à revoir en entier
Ne recommencez pas le quiz tout de suite : relisez d'abord tout le cours, en refaisant sur votre cahier chaque exemple guidé au lieu de le lire. Enchaînez avec les exercices « facile », correction masquée, puis revenez ici. C'est en une seule séance de travail que la note change.
À revoir : 12 questions manquées
L'atmosphère est…
Bonne réponseune enveloppe gazeuse
Elle contient un mélange de gaz autour de la Terre.
Dans quelle couche vivons-nous ?
Bonne réponseTroposphère
La troposphère est au contact du sol.
La couche d'ozone protectrice se situe surtout dans…
Bonne réponsela stratosphère
C'est l'ozone stratosphérique qui absorbe une partie des UV solaires.
Quand l'altitude augmente, la pression…
Bonne réponsediminue globalement
Il y a moins d'air au-dessus de nous.
Un baromètre mesure…
Bonne réponsela pression atmosphérique
La température se mesure avec un thermomètre.
Le symbole hPa désigne…
Bonne réponseune unité de pression
hPa signifie hectopascal.
Dans le modèle simple, le vent au sol va…
Bonne réponsede haute vers basse pression
Une différence de pression met l'air en mouvement.
Les principaux nuages se trouvent dans…
Bonne réponsela troposphère
La troposphère contient l'essentiel de la vapeur d'eau atmosphérique.
L'ozone stratosphérique absorbe…
Bonne réponseune partie des ultraviolets
L'atmosphère laisse notamment passer de la lumière visible.
L'air chauffé qui se dilate devient…
Bonne réponsemoins dense
Sa masse est répartie dans un plus grand volume.
Quelle couche suit la stratosphère en montant ?
Bonne réponseMésosphère
La mésosphère précède la thermosphère.
Les limites des couches sont…
Bonne réponsedes limites approximatives
L'atmosphère évolue progressivement et varie selon les conditions.
Exercices corrigés
10 exercices classés du plus simple au plus difficile. Cherchez d'abord seul, puis révélez la correction rédigée étape par étape.
Exercice 1
FacileUn verre retourné dans l'eau laisse sortir des bulles quand on l'incline. Que contenaient-elles ? Que montre cette expérience ?
Correction
Les bulles contenaient de l'air. L'eau remplace l'air qui s'échappe : l'air occupait donc un volume dans le verre.
Exercice 2
FacileClasser du sol vers l'espace : mésosphère, troposphère, exosphère, stratosphère, thermosphère.
Correction
Troposphère → stratosphère → mésosphère → thermosphère → exosphère.
Exercice 3
FacileAssocier : principaux nuages ; région riche en ozone ; aurores polaires. Choisir entre troposphère, stratosphère et thermosphère.
Correction
Nuages : troposphère. Ozone protecteur : stratosphère. Aurores : thermosphère.
Exercice 4
MoyenUne station A mesure 1 022 hPa et une station B 998 hPa. Calculer l'écart et prévoir le sens du vent dans le modèle simplifié.
Correction
1 022 − 998 = 24 hPa. La pression est plus élevée en A : la flèche va de A vers B.
Exercice 5
MoyenAu départ, un baromètre indique 950 hPa ; au refuge, 780 hPa. Le refuge est-il probablement plus haut ou plus bas ? Justifier.
Correction
Le refuge est probablement plus haut. La pression diminue globalement lorsque l'altitude augmente. Les seules valeurs ne permettent pas de calculer précisément l'altitude.
Exercice 6
MoyenCorriger : « L'ozone protège en arrêtant toute la lumière. La pression augmente toujours quand on monte. »
Correction
L'ozone stratosphérique absorbe une partie des ultraviolets, pas toute la lumière. La pression atmosphérique diminue globalement avec l'altitude.
Exercice 7
MoyenDans une partie de la troposphère, on relève 22 °C à 0 km, 9 °C à 2 km et −4 °C à 4 km. Quelle tendance observe-t-on ? Peut-on l'étendre à toutes les couches ?
Correction
La température diminue ici de 13 °C tous les 2 km. On ne peut pas généraliser cette tendance à toute l'atmosphère : certaines couches se réchauffent avec l'altitude.
Exercice 8
MoyenRemettre dans un ordre logique : arrivée d'air près du sol ; chauffage du sol ; élévation de l'air au-dessus du sol chaud.
Correction
Chauffage du sol → élévation de l'air chauffé → arrivée d'air près du sol pour le remplacer. Cette circulation aide à comprendre une brise.
Exercice 9
FacileClasser : « la manche à air se gonfle » ; « l'air en mouvement exerce une action sur le tissu ».
Correction
La manche à air qui se gonfle est une observation. L'action de l'air en mouvement est une interprétation de cette observation.
Exercice 10
DifficileUn camarade affirme : « L'atmosphère sert seulement à respirer. » Rédiger trois phrases qui complètent son idée.
Correction
L'atmosphère apporte le dioxygène nécessaire à la respiration de nombreux êtres vivants. Elle participe au cycle de l'eau et à la régulation de la température. L'ozone stratosphérique absorbe une partie des ultraviolets solaires.