Exercices 2.1

Exercices 1: la pression atmosphérique et les cellules de Hadley

Les cellules de Hadley
source image: NASA
animation par Julia Heres

Cette figure schématise la circulation atmosphérique sur la planète, et les principales bandes de haute et basse pression autour de la terre. 
Les cellules de pression entre l'équateur et 30°N, et entre l'équateur et 30°S portent le nom de cellules de Hadley, d'après George Hadley qui a suggéré leur existence en 1735. 
Ces cellules transportent la chaleur de l'équateur vers les régions tempérées et polaires. 

Exercice:

Comment fonctionnent les cellules de Hadley? 
Connaissez-vous le lien entre les cellules de Hadley, la rotation de la terre, et les alizés? 

Travail en équipe:  (2 élèves ou plus):

Regardez le schéma de la circulation atmosphérique. 

L'un d'entre vous va lire le texte aux autres, pendant qu'ils essayeront de suivre les explications, en regardant la figure:

Explication:

Dans les tropiques, les températures sont élevées toute l'année. 

Les précipitations annuelles sont très différentes d'un endroit à l'autre du globe. 

Près de l'équateur, il y a des précipitations très fortes toute l'année, et il y pleut parfois trois fois plus qu'en Europe!

Aux niveau des tropiques (23,5°), il y a beaucoup moins de précipitations. Dans certaines régions, il arrive qu'il ne pleuve pas pendant plusieurs années. 

L'ensoleillement important au niveau de l'équateur engendre l'ascendance d'énormes quantités d'air chaud et humide. En montant en altitude, l'air se refroidit. Il se forme alors des nuages de grande hauteur (de type cumulonimbus), et donc des orages quotidiens. 
Comme les masses d'air s'élèvent, la pression au niveau du sol est diminuée. Ce processus se produit tout autour de l'équateur. C'est pour cette raison que des zones de basse pression y sont localisées: c'est la ceinture équatoriale de basse pression. 

En altitude, l'air ascendant se déplace vers le nord ou vers le sud, suivant l'hémisphère. 

L'air redescend au niveau des tropiques (23,5°). L'air est alors très sec, puisqu'il s'est débarrassé de toute l'eau qui est tombée en pluie au-dessus de l'équateur. Cet air sec se réchauffe davantage en arrivant vers le sol. Il appuie sur l'air au niveau de la surface, ce qui engendre une zone de haute pression, chaude et sèche. C'est la zone subtropicale de haute pression ("horse latitudes")

Ainsi, il y a des hautes pressions aux tropiques (23,5°), et des basses pressions à l'équateur. 

Comme la nature aime l'équilibre, ces deux zones de pressions différentes tentent de s'équilibrer: au niveau du sol, l'air retourne donc des tropiques (fortes pressions) vers l'équateur (où les pressions sont plus faibles). Il souffle donc constamment dans cette zone des vents pour chercher à équilibrer les pressions; ces vents sont appelés les alizés. Les marins les aiment bien car ils leur permettent de traverser plus facilement les océans. 

A cause de la rotation de la terre, les alizés de l'hémisphère nord dérivent vers la droite de leur mouvement (c'est la force de Coriolis). C'est ainsi qu'au lieu d'être des vents du nord, si la Terre ne tournait pas, ils deviennent des vents de nord-est.  De la même façon, dans l'hémisphère sud, ils viennent du sud mais dérivent vers la gauche: c'est ainsi qu'ils sont en fait des vents du sud-est. On dit donc que les alizés, qui se rejoignent à l'équateur et tournent autour de la planète, sont des vents d'est. 

Ces vents chauds et secs absorbent l'humidité.

Cette grande circulation atmosphérique s'appelle les cellules de Hadley.

Expérience:

Les vents, venant du sud, dérivent vers la gauche, et ceux qui viennent du nord dérivent vers la droite. Ainsi, c'est comme s'ils venaient du nord-est ou du sud-est. Arrivez-vous à l'imaginer?

Pour cela, vous pouvez essayer de simuler l'effet de rotation assez simplement:

clipart 1 par Hermera "Big Box of Art"

Vous avez besoin :

D'une mappemonde (ou d'une pastèque, d'un ballon ou même d'une tomate!)

Si vous n'utilisez pas de mappemonde, vous devrez dessiner l'équateur et les tropiques nord et sud sur le globe.
Utilisez un stylo ou de la craie. 

Vous rappelez-vous dans quel sens la terre tourne?  Elle tourne dans le sens contraire des aiguilles d'une montre (en la regardant par dessus le pôle nord).

Maintenant vous pouvez commencer à faire tourner la terre. Pendant qu'elle tourne, tracez un trait qui symbolise les vents, des tropiques vers l'équateur. Obtenez-vous finalement une ligne droite ou pas?

clipart 2 par Hermera "Big Box of Art"

Regardez maintenant trois vidéos de l'expérience.

Vidéo No.1:

Si la terre ne tournait pas, les alizés souffleraient tout droit vers l'équateur.
Et pourtant, comme tout le monde le sait, elle tourne ! -  regardez donc les 2 vidéos ci-dessous pour voir comment les vents dérivent.

Vidéo réalisée par Y. Schleicher, Nuremberg

Vidéo No. 2:

Cette vidéo montre les effets de la rotation dans l'hémisphère nord.

Les vents ne soufflent pas "droit" mais ils dérivent.

Vidéo réalisée par Y. Schleicher, Nuremberg

Vidéo No. 3:

Cette vidéo montre les effets de la rotation dans l'hémisphère sud.

Les vents ne soufflent pas "droit" mais ils dérivent.

Vidéo réalisée par Y. Schleicher, Nuremberg

Comparez vos lignes tracées sur le globe avec les films et l'animation ci-dessous.

Est-ce que cela veut dire qu'avec ces vents, tous les marins se rejoignent forcément à l'équateur?

clipart par Hermera "Big Box of Art"

A propos de cette page:
Auteur: Dr. Yvonne Schleicher - University of Nürnberg - Germany
relecteur pédagogique: Prof. Dr. Schrettenbrunner, Julia Heres
dernière version:  15.09.03

Last modified: Tuesday, 23 June 2020, 6:39 PM