Karamö, le prof virtuelLeçon 13 sur 21
L'atmosphère
Je sais dire de quoi est faite l'atmosphère, décrire ses couches et expliquer pourquoi elle est indispensable à la vie et comment la protéger.
- 45 min
- 5 exercices corrigés
- 2 schémas
- QCM de 5 questions
À la fin de la leçon, tu sauras :
- Définir l'atmosphère et donner sa composition
- Nommer et décrire les principales couches de l'atmosphère
- Expliquer les rôles de l'atmosphère (air, protection, climat)
- Calculer la baisse de la température avec l'altitude
- Citer des causes de pollution de l'air et des gestes pour la réduire
Avant de commencer : Les leçons « La climatologie : le climat et le temps » et « Les éléments du climat » (température, pression, vents).
1Je découvre
En janvier, à Siguiri, Ibrahima se réveille et ne voit plus le soleil. Le ciel est jaunâtre, une fine poussière couvre les motos et les toits. « C'est l'harmattan », explique son grand-père. « Le vent a soulevé le sable du Sahara et l'a porté jusqu'ici, à des centaines de kilomètres. »
Le soir, Ibrahima regarde un avion qui passe très haut, en laissant une traînée blanche. Il se pose plusieurs questions : dans quoi le vent transporte-t-il la poussière ? Jusqu'où monte l'air qui nous entoure ? Pourquoi l'avion vole-t-il si haut ? Et pourquoi dit-on qu'on respire moins bien au sommet d'une très haute montagne ?
Toutes ces questions concernent la même chose : l'enveloppe d'air qui entoure la Terre.
Qu'est-ce que l'atmosphère, comment est-elle organisée, et pourquoi est-elle indispensable à la vie ?
2Je comprends
1. Définition et composition de l'atmosphère
L'atmosphère est la couche de gaz, c'est-à-dire d'air, qui entoure la Terre. Elle est retenue autour de la planète par la pesanteur (l'attraction de la Terre). Elle tourne avec la Terre.
L'air n'est pas un seul gaz, mais un mélange de gaz. L'air sec contient environ :
- 78 % d'azote ;
- 21 % d'oxygène, le gaz que nous respirons ;
- 1 % d'autres gaz : surtout de l'argon, un peu de dioxyde de carbone (le gaz rejeté quand on respire ou quand on brûle du bois, du charbon ou de l'essence), et de l'ozone.
L'air contient aussi de la vapeur d'eau en quantité variable (beaucoup en saison des pluies, peu pendant l'harmattan) et des poussières (sable, fumées, pollens).
Exemple
Question : sur 100 litres d'air sec, combien de litres d'oxygène et d'azote y a-t-il environ ?
Réponse : oxygène : 21 % de 100 L = 21 L. Azote : 78 % de 100 L = 78 L. Il reste 100 – 21 – 78 = 1 L pour tous les autres gaz.
2. Les couches de l'atmosphère
L'atmosphère s'étend sur plusieurs centaines de kilomètres, mais l'air devient de plus en plus rare quand on monte. On la divise en couches superposées, surtout d'après l'évolution de la température.
La troposphère (de 0 à environ 12 km en moyenne). C'est la couche en contact avec le sol, celle où nous vivons. Elle est plus épaisse au-dessus de l'équateur (environ 16 à 18 km) qu'au-dessus des pôles (environ 8 km). Elle contient la plus grande partie de l'air et presque toute la vapeur d'eau. C'est là que se forment les nuages, la pluie, les orages et les vents : c'est la couche du temps qu'il fait. Dans la troposphère, la température baisse quand on monte.
La stratosphère (jusqu'à environ 50 km). L'air y est calme et sec ; les grands avions de ligne volent souvent à la limite entre troposphère et stratosphère, vers 10 à 12 km, pour éviter les turbulences. La stratosphère contient la couche d'ozone, qui arrête une grande partie des rayons ultraviolets du Soleil, dangereux pour la peau et les yeux. Grâce à cette absorption, la température remonte dans la stratosphère.
La mésosphère (jusqu'à environ 80 km). La température y baisse de nouveau et devient très froide. C'est là que brûlent la plupart des petits météorites : on les voit la nuit comme des « étoiles filantes ».
La thermosphère (au-delà d'environ 80 km). L'air y est extrêmement rare. C'est dans ces hautes altitudes que tournent de nombreux satellites (télévision, téléphone, météo).
Au-delà, l'atmosphère se perd peu à peu dans l'espace : c'est l'exosphère.
- 1Troposphère (0 à 12 km environ) : nuages, pluie, vents ; la température baisse avec l'altitude
- 2Stratosphère (12 à 50 km environ) : air calme, couche d'ozone qui filtre les ultraviolets
- 3Mésosphère (50 à 80 km environ) : très froide ; les étoiles filantes s'y consument
- 4Thermosphère (au-delà de 80 km) : air très rare, orbites de nombreux satellites
3. La température baisse avec l'altitude
Dans la troposphère, la température baisse en moyenne d'environ 0,65 °C tous les 100 m, soit environ 6,5 °C par kilomètre. C'est pour cela que les nuits sont fraîches à Dalaba ou à Mali, sur le Fouta-Djallon, et que les montagnes les plus hautes du monde sont couvertes de neige même sous les tropiques.
Méthode
Pour calculer la température à une certaine altitude :
- Je calcule la différence d'altitude entre les deux points (en mètres).
- Je divise par 100 pour savoir combien de « tranches de 100 m » il y a.
- Je multiplie par 0,65 °C : j'obtiens la baisse de température.
- Je soustrais cette baisse à la température du point le plus bas.
- J'écris la réponse avec l'unité (°C) et une phrase.
Exemple
Au pied du mont Nimba, à 500 m d'altitude, il fait 27 °C. Le sommet atteint 1 752 m. Quelle température peut-on estimer au sommet ?
- Différence d'altitude : 1 752 – 500 = 1 252 m.
- Tranches de 100 m : 1 252 ÷ 100 = 12,52.
- Baisse : 12,52 × 0,65 = 8,138, soit environ 8 °C.
- Température au sommet : 27 – 8 = 19 °C environ.
Réponse : au sommet du mont Nimba, il ferait environ 19 °C.
4. La pression atmosphérique
L'air a un poids. Ce poids exercé sur le sol s'appelle la pression atmosphérique. On la mesure avec un baromètre, en hectopascals (hPa). Au niveau de la mer, elle vaut en moyenne 1 013 hPa. Plus on monte, moins il y a d'air au-dessus de soi : la pression diminue, et l'air contient moins d'oxygène par litre. C'est pourquoi les alpinistes des très hautes montagnes s'essoufflent vite.
Les différences de pression d'un endroit à l'autre font naître les vents : l'air se déplace des hautes pressions vers les basses pressions. La mousson et l'harmattan que tu connais en Guinée sont des vents de ce type.
5. Les rôles de l'atmosphère
L'atmosphère est indispensable à la vie. Elle :
- fournit l'air : l'oxygène pour les hommes et les animaux, le dioxyde de carbone pour les plantes, qui l'utilisent pour fabriquer leur nourriture ;
- protège : la couche d'ozone filtre les rayons ultraviolets, et l'atmosphère arrête la plupart des météorites ;
- garde la chaleur : certains gaz (vapeur d'eau, dioxyde de carbone) retiennent une partie de la chaleur de la Terre, comme une couverture. C'est l'effet de serre naturel. Sans lui, la Terre serait glaciale la nuit et invivable ;
- fait circuler l'eau : elle transporte la vapeur d'eau, forme les nuages et donne la pluie ;
- transporte la chaleur, les poussières et les graines grâce aux vents.
6. Une atmosphère menacée
Les activités humaines modifient l'atmosphère :
- La pollution de l'air : fumées des véhicules, des usines, des groupes électrogènes, des ordures et des pneus brûlés. Dans les grandes villes comme Conakry, les embouteillages rejettent beaucoup de gaz nocifs, qui provoquent toux et maladies respiratoires.
- Le renforcement de l'effet de serre : en brûlant beaucoup de bois, de charbon, de pétrole et de gaz, et en coupant les forêts, l'homme augmente la quantité de dioxyde de carbone dans l'air. La Terre se réchauffe : c'est le réchauffement climatique, qui dérègle les saisons des pluies.
- L'amincissement de la couche d'ozone : certains gaz utilisés autrefois dans les réfrigérateurs et les bombes aérosols ont abîmé la couche d'ozone. En 1987, les pays du monde ont signé le protocole de Montréal pour les interdire ; la couche d'ozone se reconstitue lentement.
- Les feux de brousse : en saison sèche, ils envoient d'énormes quantités de fumée dans l'air.
Chacun peut agir : ne pas brûler les ordures ni les pneus, planter et protéger les arbres, limiter les feux de brousse, préférer la marche ou les transports partagés, entretenir les moteurs.
Exemple
Question : « Montre que l'atmosphère protège la vie sur Terre. »
Réponse : L'atmosphère protège la vie de plusieurs façons. D'abord, la couche d'ozone, dans la stratosphère, arrête une grande partie des rayons ultraviolets du Soleil, qui brûlent la peau et abîment les yeux. Ensuite, la plupart des météorites se consument dans l'atmosphère avant d'atteindre le sol. Enfin, grâce à l'effet de serre naturel, l'atmosphère garde une partie de la chaleur et évite que les nuits soient glaciales.
3Je retiens
Je retiens
L'atmosphère est l'enveloppe d'air qui entoure la Terre. L'air sec contient environ 78 % d'azote, 21 % d'oxygène et 1 % d'autres gaz (argon, dioxyde de carbone, ozone), plus de la vapeur d'eau et des poussières.
Ses couches, du sol vers l'espace : troposphère (temps qu'il fait, nuages, pluie), stratosphère (couche d'ozone), mésosphère, thermosphère.
Dans la troposphère, la température baisse d'environ 0,65 °C tous les 100 m.
La pression atmosphérique (1 013 hPa en moyenne au niveau de la mer) diminue avec l'altitude ; les vents vont des hautes vers les basses pressions.
Rôles : fournir l'air, protéger (ozone, météorites), garder la chaleur (effet de serre naturel), faire circuler l'eau.
Menaces : pollution, renforcement de l'effet de serre (réchauffement climatique), feux de brousse.
4Erreurs fréquentes
- Croire que l'air est composé surtout d'oxygène : le gaz le plus abondant est l'azote (environ 78 %) ; l'oxygène n'en représente qu'environ 21 %.
- Penser qu'il fait plus chaud en montant parce qu'on se rapproche du Soleil : dans la troposphère, c'est le contraire, la température baisse avec l'altitude.
- Dire que l'effet de serre est toujours mauvais : l'effet de serre naturel est indispensable ; c'est son renforcement par les activités humaines qui pose problème.
- Confondre couche d'ozone et effet de serre : l'ozone filtre les ultraviolets ; l'effet de serre retient la chaleur.
5Je m’exerce
1Exercice 1
(Questions de cours)
a) Définis l'atmosphère.
b) Quels sont les deux gaz principaux de l'air, avec leurs pourcentages ?
c) Dans quelle couche se forment les nuages et la pluie ?
d) Quel est le rôle de la couche d'ozone ?
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a) L'atmosphère est la couche de gaz (l'air) qui entoure la Terre et qui est retenue par la pesanteur.
b) L'azote (environ 78 %) et l'oxygène (environ 21 %).
c) Dans la troposphère, la couche la plus basse, en contact avec le sol.
d) La couche d'ozone, située dans la stratosphère, arrête une grande partie des rayons ultraviolets du Soleil, dangereux pour les êtres vivants.
2Exercice 2
(Classer) Range ces couches de la plus basse à la plus haute : mésosphère, troposphère, thermosphère, stratosphère.
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Troposphère, stratosphère, mésosphère, thermosphère.
3Exercice 3
(Calcul) À Boké, au niveau de la mer (altitude 0 m environ), il fait 30 °C. Estime la température à 1 000 m d'altitude, puis à 2 000 m, si la baisse est de 0,65 °C tous les 100 m.
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À 1 000 m : 1 000 ÷ 100 = 10 tranches ; 10 × 0,65 = 6,5 °C de baisse ; 30 – 6,5 = 23,5 °C.
À 2 000 m : 2 000 ÷ 100 = 20 tranches ; 20 × 0,65 = 13 °C de baisse ; 30 – 13 = 17 °C.
Il ferait environ 23,5 °C à 1 000 m et 17 °C à 2 000 m.
4Exercice 4
(Analyse de document) Lis ce texte.
« Chaque matin, au rond-point, les voitures et les motos avancent au pas. Un nuage gris flotte au-dessus de la route. Plus loin, au bord du marché, un tas d'ordures et de vieux pneus brûle. Les commerçants toussent et se plaignent des yeux qui piquent. »
a) Relève les sources de pollution de l'air citées dans le texte.
b) Quelles sont les conséquences sur la santé ?
c) Propose trois gestes pour réduire cette pollution.
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a) Les gaz d'échappement des voitures et des motos dans les embouteillages ; la fumée des ordures et des vieux pneus brûlés.
b) Les gens toussent et ont les yeux qui piquent : la pollution de l'air provoque des maladies respiratoires et des irritations.
c) Ne pas brûler les ordures ni les pneus, mais les déposer dans des lieux de collecte ; bien entretenir les moteurs des véhicules ; planter des arbres le long des routes ; partager les véhicules ou marcher pour les petits trajets.
5Exercice 5
(Rédaction guidée) En une dizaine de lignes, explique pourquoi l'atmosphère est indispensable à la vie et pourquoi il faut la protéger. Plan conseillé : définition ; ses rôles ; les menaces ; ce que chacun peut faire.
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Exemple de rédaction :
L'atmosphère est l'enveloppe d'air qui entoure la Terre. Elle est indispensable à la vie. Elle nous donne l'oxygène que nous respirons et le dioxyde de carbone dont les plantes ont besoin. Elle nous protège : la couche d'ozone filtre les rayons ultraviolets du Soleil et la plupart des météorites brûlent avant d'arriver au sol. Grâce à l'effet de serre naturel, elle garde la chaleur et rend la Terre habitable. Elle transporte aussi la vapeur d'eau qui donne la pluie.
Pourtant, l'atmosphère est menacée par la pollution des véhicules et des usines, par les ordures brûlées et par les feux de brousse. Le dioxyde de carbone rejeté en grande quantité renforce l'effet de serre et réchauffe la planète.
Pour la protéger, chacun peut agir : ne plus brûler les ordures, protéger les arbres, lutter contre les feux de brousse et limiter la fumée des moteurs.
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6Je vérifie
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