Ressources libres - Lumières sur l’Univers
Les bases de la circulation atmosphérique |
Auteurs: Thomas Navarro, Arianna Piccialli
Exercice
Question 1)
Dans la figure suivante, on voit que l'énergie absorbée dans le visible dépend de la latitude (courbe bleue). Sachant que la puissance émise par le Soleil et reçue par la Terre est de 1361 W/m2 au total, quelle est l'équation régissant la relation entre la puissance reçue sur Terre et la latitude ?
Quelle serait l'allure de cette figure pour une planète ne possédant pas d'atmosphère ?
Bilan d'énergie
Solution
L'énergie reçue en haut de l'atmosphère reste la même, avec ou sans atmopshère. Il n'y a pas d'atmosphère pour transporter un excès d'énergie, la conservation de l'énergie s'applique donc au niveau local : les deux courbes se superposent.
Question 2)
Dans la figure suivante, on a fait figurer le vent à deux altitudes différentes (300 et 925 Pa). Comment interprétez-vous l'orientation et l'intensité des vents ? Quel lien faites-vous avec les zones où les nuages sont absents ou présents ? Les zones arides et boisées sur Terre ?
Vents et nuages terrestres
Crédit :
Thomas Navarro
Solution
La réponse est résumée dans le schéma suivant.
Crédit :
Thomas Navarro
Remarquons tout de même l'influence des continents et des océans sur cette circulation. Même en en tenant compte, la réalité s'avère beaucoup plus complexe que cette explication simple quoique juste, car il faut tenir des variations saisonnières et interannuelles, de la circulation océanique, de modes propres de l'atmosphère, etc ...
Question 3)
Quel est le lien entre variation particulaire et la variation totale d'un grandeur ? Comment interpréter le cas où le fluide est au repos (vitesse du fluide nulle) ?
Solution
Voir cours.
Si la vitesse est nulle, la dérivée lagrangienne est égale à la dérivée eulérienne. En effet, s'il n'y a pas de mouvement du fluide, suivre la particule ou rester en point fixé revient au même.
Question 4)
Un ami vous affirme que le sens de rotation d'un vortex créé par de l'eau s'écoulant d'un lavabo dépend de l'hémisphère dans lequel on se trouve. Il en veut pour preuve que ce sens est toujours le même dans sa salle de bains et que ses nombreuses expériences de voyage de par le monde ne permettent pas de mettre ce fait en doute. Qu'en pensez-vous ?
AideSolution
Un vortex de lavabo est-il un système géostrophique, cyclostrophique ou aucun des deux ?
Le nombre de Rossby associé à l'écoulement dans un lavabo avec les ordres de grandeurs habituels est très grand devant 1. L'écoulement y est donc cyclostrophique, sans influence mesurable de la force de Coriolis et donc sans dépendance avec l'hémisphère où le lavabo se trouve.
Il n'en reste pas moins votre ami. Aimez-le malgré tout.
