Escale 2 : Pourquoi le relief influe sur le vent ?
Le comportement de l’air chaud
Cette expérience permet de reproduire le fonctionnement d’une montgolfière. La montgolfière utilise les propriétés de l’air pour s’élever ou pour descendre.
- Durée de l'expérience :
- 5 minutes
- Matériel :
- Un sachet de thé
- Des allumettes ou un briquet
- Une paire de ciseaux
- Une assiette ou un support résistant à la chaleur
- Protocole :
- Couper le haut du sachet de thé (côté ficelle)
- Déplier délicatement le sachet en faisant bien attention de ne pas déchirer le papier
- Vider le sachet de son contenu
- Poser le verticalement sur un support résistant à la chaleur
- Enflammer le haut du sachet
- Observer
- Observation :
- Quand on enflamme le haut du sachet, l’air contenu à l’intérieur se réchauffe. Il se dilate. Il est alors plus léger que l’air ambiant et l’ensemble s’élève.
Le comportement de l’air chaud
L’air réchauffé par contact avec une surface devient plus léger que l’air ambiant et s’élève.
- Durée de l’expérience :
- 5 minutes
- Matériel :
- Un radiateur
- Protocole :
- Placer sa main au dessus du radiateur
- Ressentir la température et le mouvement de l’air
- Placer sa main sous le radiateur
- Ressentir la température et le mouvement de l’air
- Observation :
- Quand on place sa main au dessus du radiateur, on ressent l’air chaud. On sent également que l’air s’élève. Quand on place sa main sous le radiateur, il n’y a pas de différence de température entre l’air proche du radiateur et l’air ambiant.
Le comportement de l’air froid
L’air refroidi par contact avec une surface devient plus lourd que l’air ambiant et descend.
- Durée de l’expérience :
- 5 minutes
- Matériel :
- Un congélateur
- Protocole :
- Ouvrir la porte du congélateur
- Placer sa main devant le congélateur (partie haute)
- Ressentir la température et le mouvement de l’air
- Placer sa main devant le congélateur (partie basse)
- Ressentir la température et le mouvement de l’air
- Observation :
- Quand on place sa main devant la partie haute du congélateur, il n’y a pas de différence de température entre l’air sortant du congélateur et l’air ambiant.
Quand on place sa main devant la partie basse du congélateur, on ressent une baisse de température. On sent également que l’air froid descend.
La capacité de la terre à accumuler de la chaleur
Pendant la journée, la terre absorbe, sous forme de chaleur, le rayonnement solaire.
Cette chaleur est ensuite relâchée dans l’atmosphère au cours de la nuit. Par contact avec la terre, l’air présent dans les basses couches va donc être réchauffé ou refroidi.
- Durée de l’expérience :
- 5 minutes
- Matériel :
- Un mur en pierre
- Protocole :
- S’adosser à un mur en pierre qui a été exposé au soleil
- Ressentir la température de la pierre
- Observation :
- Un mur en pierre qui a été exposé au soleil, reste chaud pendant un certain temps même si il n’est plus en contact direct avec le rayonnement solaire. En s’adossant contre le mur, on ressent la chaleur emmagasinée par la pierre. La quantité de chaleur emmagasinée par le mur dépend de la nature des matériaux de constructions utilisés.
Cette chaleur va être progressivement relâchée dans l’atmosphère. Par contact, elle va contribuer à modifier la température de l’air présent dans les basses couches atmosphériques.
La variation de température de l’air en fonction de la surface de contact
La terre a la capacité de se réchauffer (mais aussi de se refroidir) plus vite que l’eau. Par contact avec la terre, l’air présent dans les basses couches va donc être réchauffé ou refroidi.
- Durée de l’expérience :
- 10 minutes
- Matériel :
- Une plage
- Une zone de baignade avec un radeau
- Protocole :
- S’allonger sur la plage
- Ressentir la température
- Nager jusqu’au radeau
- S’allonger sur le radeau
- Ressentir la température
Observation :- Dans la journée, la température de l’air sur la plage et sur le radeau n’est pas la même. Il fait plus chaud sur la plage que sur le radeau. L’air en contact avec le sable va donc se réchauffer plus vite que celui en contact avec la mer.
La nuit, le phénomène s’inverse. Il fait plus chaud sur le radeau que sur la plage. Ceci est du au fait que la terre a la capacité de se refroidir et de se réchauffer rapidement en 24 heures. On considère que la température de l’eau est quasi constante sur 24 heures.
Reconnaître une inversion thermique
La terre a la capacité de se réchauffer (mais aussi de se refroidir) plus vite que l’eau. Par contact avec la terre, l’air présent dans les basses couches va donc être réchauffé ou refroidi.
- Durée de l'expérience :
- 10 minutes
- Matériel :
- Néant
- Protocole :
- Observer le ciel en début de matinée
- Observation :
- En début de matinée, on observe fréquemment des nuages bas. Ce phénomène se produit car pendant la nuit, la terre perd toute la chaleur accumulée dans la journée. Elle se refroidit ainsi que l’air qui est à son contact. L’air dans les basses couches est alors plus froid que l’air présent dans les couches supérieures et ne peut donc pas s’élever. Le phénomène s’estompe en cours de matinée (réchauffement de la terre par le rayonnement solaire) et les nuages se dissipent.
La zone de déventement
Un obstacle modifie la direction et l’intensité du vent.
Cette expérience peut se réaliser à terre ou sur l’eau mais les estimations de distance et de hauteur sont plus simples à faire à terre.
- Durée de l'expérience :
- 10 minutes
- Matériel :
- Un obstacle (mur, maison, immeuble…)
- Du vent
- Protocole :
- Se placer sous le vent le plus proche possible d’un obstacle
- Se focaliser sur l’effet du vent sur le corps
- S’éloigner de l’obstacle en faisant attention à la sensation que l’on ressent par rapport à l’intensité du vent
- S’arrêter dès que la sensation se modifie
- Estimer la distance parcourue
Observation :- Quand on est contre l’obstacle, on ne ressent pas l’effet du vent. Au fur et à mesure que l’on s’éloigne de l’obstacle, on commence à ressentir le vent mais son intensité et sa direction sont perturbées.
La zone de perturbation cesse dès que l’on est à une distance correspondant à trois fois la hauteur de l’obstacle.
