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Inclinaison des rayons solaires selon la latitude – zones climatiques et effet de serre

GéographieTemps et climat11–12 ans

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Un faisceau de lumière solaire de même largeur frappe la Terre : à l'équateur, les rayons arrivent presque à la verticale et l'énergie est concentrée ; vers les pôles, l'angle diminue et la même quantité de chaleur se répartit sur une surface plus grande, d'où le froid. Faites glisser le repère sur le bord du globe (ou le curseur de latitude) pour voir varier l'angle d'incidence, l'étalement du faisceau, la température moyenne estimée et la zone climatique (chaude, tempérée, froide, limitées par 23°27′ et 66°33′). Faites glisser le curseur de CO₂ pour voir comment les gaz à effet de serre retiennent le rayonnement de chaleur et réchauffent la Terre.

Leçon : La température de l'air ; les zones climatiques de la Terre ; le changement climatique et les réponses possibles

Ce qu’elle montre

Pourquoi fait-il plus chaud à l'équateur qu'aux pôles ? Ce n'est pas parce que les pôles sont plus loin du Soleil, mais à cause de l'angle sous lequel arrive la lumière solaire. Un faisceau de largeur fixe qui frappe le sol sous un angle h s'étale sur une surface 1/sin h fois plus grande. La latitude où le Soleil de midi est au zénith se déplace entre le tropique du Cancer et le tropique du Capricorne, ce qui fixe les limites des cinq zones climatiques. Un modèle simple d'effet de serre ajoute environ 3 °C de réchauffement à chaque doublement du CO₂.

Mode d’emploi

Partez de Équinoxe à l'équateur et faites glisser le repère le long du bord du globe, ou le curseur Latitude, vers un pôle en lisant l'angle d'incidence et l'étalement du faisceau. Passez à Solstice d'été puis à Solstice d'hiver pour voir où le Soleil est au zénith. Activez Afficher les zones climatiques pour repérer les tropiques et les cercles polaires, puis augmentez le curseur CO₂ avec Afficher le schéma de l'effet de serre activé. La vue 3D montre des faisceaux parallèles atteignant plusieurs latitudes à la fois.

Paramètres modifiables

  • Latitude (négative = hémisphère Sud) -90–90 °
  • Concentration de CO₂ dans l'atmosphère 150–1200 ppm
  • Moment de l'année Équinoxe de printemps / d'automne, vers le 20 mars / 22–23 septembre (Soleil au zénith à l'équateur), Solstice d'été, vers le 21 juin (au zénith sur le tropique du Cancer), Solstice d'hiver, vers le 21 décembre (au zénith sur le tropique du Capricorne)
  • Afficher le schéma de l'effet de serre
  • Afficher les zones climatiques

Questions à explorer

  1. Au solstice d'été, à quelle latitude le Soleil de midi est-il au zénith, et quel y est l'angle d'incidence ?
  2. À l'équinoxe, combien de fois plus le même faisceau s'étale-t-il à 60° de latitude qu'à l'équateur ?
  3. De combien la température estimée change-t-elle quand le CO₂ double de 280 à 560 ppm ?

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