Cours géodynamique externe BCG
Géodynamique Externe : Le Rôle du Soleil et la Dynamique Atmosphérique
I. Le Soleil comme Source d'Énergie
La surface de la Terre reçoit la majeure partie de son énergie du soleil. Ce flux énergétique est fondamental pour les processus climatiques et les écosystèmes terrestres. La biosphère modifie les quantités de gaz à effet de serre, influençant ainsi le climat global.
1.1 La Constante Solaire
Trois sources d’énergie contribuent à l'équilibre énergétique de la Terre :
- Énergie interne : 0,06 W/m²
- Énergie solaire : 340 W/m² (au sommet de l’atmosphère, mais seulement 160 à 180 W/m² atteignent le sol)
- Énergie associée à la rotation de la Terre : 5×10⁻³ W/m²
La constante solaire représente la quantité d’énergie reçue par un disque situé à la distance Terre-Soleil. Cette valeur est de 1368 W/m², répartie en 24 heures sur toute la surface de la Terre, soit environ 340 W/m².
1.2 La Nature du Rayonnement Solaire
Le soleil émet de l'énergie sous forme de photons à diverses longueurs d'onde, principalement dans le visible, avec une température de surface d’environ 5000 K. Cette énergie est modifiée par les gaz de l'atmosphère, créant une différence entre les spectres de rayonnement au sommet de l'atmosphère et au sol.
1.3 Le Bilan Radiatif de la Terre
Le bilan énergétique de la Terre est théoriquement équilibré, mais varie à long terme. En moyenne, 340 W/m² sont reçus par la Terre, dont 100 W/m² sont réfléchis par la haute atmosphère et 80 W/m² sont absorbés par la troposphère. Le reste, 160 W/m², atteint la surface de la Terre.
La surface de la Terre rayonne 400 W/m² vers l’atmosphère, dont seuls 80 W/m² s’échappent, le reste étant absorbé par l'atmosphère. Cela entraîne un excès de 80 W/m² utilisé principalement pour le cycle de l’eau et les changements de phase, une énergie non radiative essentielle pour les processus climatiques.
1.5 Une Énergie Mal Répartie
La distribution de l’énergie solaire varie selon la latitude, créant des zones d'excès et de déficit énergétique. Cette distribution inégale est la cause des circulations atmosphériques et océaniques qui redistribuent l'énergie des tropiques vers les pôles.
II. L'Atmosphère et Sa Dynamique
L'atmosphère terrestre joue un rôle crucial dans la régulation du climat et la redistribution de l'énergie.
2.1 Structure de l'Atmosphère
L'atmosphère est une couche très fine comparée à la taille de la Terre, stratifiée en troposphère, stratosphère, mésosphère et ionosphère.
- Troposphère : S'étend de 8 km aux pôles à 16 km à l’équateur, contenant 80 % de la masse atmosphérique et tous les nuages. Elle est chauffée par la base, créant des courants de convection.
- Stratosphère : Chauffée par le haut, elle est stable et contient de l’ozone, qui absorbe le rayonnement ultraviolet.
2.2 Composition de l'Atmosphère
L’atmosphère terrestre est composée principalement de diazote (755 000 ppmV), dioxygène (231 500 ppmV), et d'autres gaz en moindre quantité comme l’argon, le dioxyde de carbone, le méthane et l’hélium.
2.3 Dynamique Atmosphérique
La rotation de la Terre et l'excès d'énergie des tropiques provoquent des circulations tourbillonnantes. La force de Coriolis influence ces mouvements, créant des cellules de convection qui répartissent l'énergie.
- Circulations de basse altitude : Trois cellules principales (Hadley, Ferrel, Polaire) influencent les zones climatiques et les précipitations.
- Vents dominants : Les alizés et les vents d’ouest jouent un rôle clé dans le transport de l’énergie.
Conclusion
Comprendre la géodynamique externe, en particulier le rôle du soleil et la dynamique atmosphérique, est essentiel pour appréhender les mécanismes climatiques et les défis environnementaux actuels. La répartition inégale de l’énergie et les processus atmosphériques sont des éléments clés qui déterminent notre climat et influencent la vie sur Terre.
La circulation atmosphérique + le transport
d’Eckmann crée des accumulation (convergences) etdes creux (divergences). Ces différences detopographie induisent des courants de gravité, déviésaussi par la force de Coriolis. Un équilibre s’établitentre le transport d’Eckman et les courants de gravité,l’équilibre géostrophique qui explique les courants desurface observés (Topex-Poséidon).• Redistribution de la chaleurcours géodynamique externe bcg,cours geodynamique interne
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