Conséquences de l'inégale répartition de l'énergie solaire sur la planète
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En bord de mer, il est fréquent d’observer une brise soufflant de la mer vers le rivage le jour, alors qu’elle souffle du rivage vers la mer la nuit.
L’explication de ce phénomène résulte du comportement du sol et de la mer vis-à-vis de l’énergie solaire.
En effet, le jour, la côte se réchauffe plus vite que la mer. L’air au-dessus du sol a donc tendance à s’élever. Au contraire, au-dessus de la mer, l’air plus froid est plus lourd et a donc tendance à s’affaisser. Il en résulte l’apparition de différences de pression entre la surface du sol et celle de l’eau.
Ce gradient de pression tend à être annulé par un mouvement d’air depuis les zones de hautes pressions (au niveau de la mer) vers les zones de basses pressions (au niveau des terres) donnant ainsi naissance au vent de mer.
La nuit, le sol se refroidit plus lentement que la mer.
Cette fois-ci, c'est donc au-dessus de la mer que l'air est le plus chaud. Il s'élève alors, puis se dirige en altitude vers la terre où il se refroidit. En se refroidissant, il s'alourdit et redescend vers la côte pour regagner ensuite la mer, d'où une petite brise soufflant cette fois-ci de la terre vers la mer. On appelle cette brise la brise de terre.
Cet exemple permet de comprendre l’existence de mouvements atmosphériques horizontaux et verticaux :
– les mouvements horizontaux résultent de différences de pression en relation avec des différences de densité de l’air ;
– les mouvements verticaux, liés à des différences de température. Il en résulte l’existence de véritables cellules de circulations atmosphériques.
Au niveau de l’équateur, l’air chaud, moins dense va s’élever créant ainsi une zone de basse pression. Durant son ascension, cet air va se refroidir et donc devenir plus dense. Poussé vers des latitudes plus élevées, il va redescendre au niveau des tropiques créant ainsi des zones de haute pression. Des vents vont alors naître des tropiques vers l’équateur : les alizés.
L’inégale répartition de l’énergie solaire étant permanente, ces cellules atmosphériques sont toujours alimentées.
Ces mouvements atmosphériques ne sont cependant pas aussi simples qu’il semblerait. L’observation d’une carte des vents sur Terre montre en effet une déviation des alizés. Le sens de cette déviation diffère selon l’hémisphère considéré : les vents s’orientent vers la droite dans l’hémisphère Nord et à gauche dans l’hémisphère Sud.
Ce phénomène est également observable dans l’atmosphère de Vénus, à la différence près que le sens de la déviation des vents dans les hémisphères est inversé.
Or, le sens de rotation des deux planètes est opposé permettant de comprendre que la déviation est liée au sens de rotation de la planète, à l’origine de la force de Coriolis.
Les eaux océaniques se caractérisent par une stratification verticale en fonction de leur température et de leur salinité (c'est-à-dire qu'il existe un gradient de température et un gradient de salinité entre la surface des océans et le fond).
L'introduction d'une eau colorée froide dans de l'eau chaude ainsi qu'une eau colorée salée dans de l'eau douce permettent de visualiser une plongée de l'eau colorée vers le fond dans les deux cas. Ce phénomène s'explique par la variation de densité de l'eau qui augmente avec la salinité et diminue avec la température.
À l'échelle du globe, les régions polaires alimentent ces courants profonds. L'eau y est, en effet, froide et salée, notamment lors de la formation des glaces, le sel ne prenant pas en glace et élevant ainsi la salinité de l'eau environnante. Il en résulte des plongées d'eau froide, en Atlantique Nord et autour de l'Antarctique, qui vont s'écouler très lentement vers des latitudes plus chaudes et refaire surface dans l'océan Indien ou le Pacifique.
Cette circulation liée à des variations de température et de salinité est qualifiée de thermohaline.
La répartition en latitude des températures modifie la densité de l'air en différentes régions du globe donnant naissance à des gradients de pression.
Ces déséquilibres tendent à être rétablis par des mouvements d'air, les vents, soumis à la rotation de la Terre.
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