La convection de l'air

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Science et technologie I

La Terre

 

Comme dans toute substance fluide, on peut observer des mouvements de convection dans l'air de l'atmosphère.  Comme cela se passe presque toujours, le point de départ de la convection est le réchauffement de la base du fluide, dans ce cas la base de l'air. 

 

 

La convection locale

Le jour, l'air qui est au contact du sol, par exemple le sable d'une plage (B) est chauffé davantage que celui qui est au contact de l'eau (A), car celle-ci est généralement plus froide que le sol.  Cet air chaud se dilate davantage et en conséquence, sa densité diminue.  Étant donné que l'air chaud est plus léger que l'air environnant, il s'élève en altitude.  C'est le départ de la convection : l'air chaud s'élève au dessus du point B.  

     
En montant, l'air chaud refroidit et s'étale horizontalement.  
     
Cet air en altitude refroidit, redevient plus dense, et donc plus lourd.  Il recommence à descendre.

L'air chaud ne peut en montant laisser un trou au point B.  Il y a donc une «aspiration» par laquelle l'air présent à A vient remplacer celui qui est parti du point B.

Ce mouvement de l'air de A vers B est un vent nommé brise de mer car ce vent va de la mer vers la terre.

 

   

 

     

 

 

 

La nuit, c'est le contraire qui se produit.  La mer est plus chaude que le sol.  La température de l'eau ne change pas beaucoup entre le jour et la nuit, mais celle du sable diminue beaucoup. 

L'air chaud se situe donc au dessus de la mer.  C'est là  que s'amorcera la convection : l'air chaud s'élève au dessus de la mer. 

De plus, cet air qui s'élève étant au contact de la mer, il est très humide.  Or, on sait que la température diminue au fur et à mesure que l'on monte dans la troposphère.  Il y a donc possibilité de condensation.  C'est pour cela qu'il y a si souvent des nuages ou de la brume la nuit sur la mer.

     
 

 

En montant, l'air chaud refroidit et s'étale horizontalement.
     

 

L'air chaud s'étant élevé au dessus de la mer cause une «aspiration» causant un mouvement d'air qui s'en va de la terre vers la mer.  Ce vent se nomme la brise de terre.

 

Entre le jour et la nuit, vers le lever ou le coucher su Soleil, les vents sont souvent très calmes.  C'est pour cela que l'été, les lacs sont souvent comme des miroirs à peu près vers l'heure du souper.

 

 

La convection globale

 

Le Soleil ne réchauffe pas la surface de la Terre de la même manière partout.  L'équateur est beaucoup plus chaud que les pôles (chauffement différentiel).  En conséquence, l'air à l'équateur est moins dense que celui des pôles. 

Ainsi, l'air de l'équateur (1), chaud et moins dense, s'élève au dessus du sol vers le point (2).  C'est le début du mouvement de convection globale.  En montant, cet air refroidit et s'étale horizontalement vers le nord et le sud (3). 

La zone (1) séparant les convections des hémisphères nord et sud, on nomme cette zone équateur météorologique.

En atteignant le point (3), l'air rafraichit et sa densité augmente... l'air redescend.  Une fois descendu jusqu'à la surface (4), l'air s'étale de nouveau vers le nord et le sud.  Un second mouvement de convection s'amorce à une lattitude supérieure (5).

Sans aller dans le détail, on peut reconnaître ainsi trois cellules de convection entre l'équateur et chacun des pôles.

     
Lorsque l'air humide de l'équateur s'élève et refroidit en allant vers le point (2), l'humidité de l'air condense et il y a alors la formation de nuages.  La région  de l'équateur est donc souvent recouverte d'une bande nuageuse que l'on distingue assez facilement à partir de photographies.    

     
La région de l'équateur étant fortement arrosée, on y retrouve donc de très denses forêts. 

La forêt boréale (Canada, Sibérie...) se situe dans une région du même genre, d'est-à-dire dans une zone où l'air s'élève, créant la condensation de l'humidité et de fortes précipitations.

 

 
     
     

 

 

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1 - Réchauffement différentiel        ........................................................La météo aérienne

 

3 - La relation entre la pression et le mouvement de l'air

4 - La force de Coriolis

5 - Les vents dominants

6 - La zone de convergence intertropicale

7 - Les changements saisonniers