Transfert de l’énergie du Soleil à travers les systèmes de la Terre
Cette section se concentre sur l’identification et l’analyse des processus par lesquels l’énergie du Soleil est transférée (par rayonnement, conduction et convection) à travers les systèmes de la Terre (par exemple, la biosphère, l’hydrosphère, la géosphère, l’atmosphère et la cryosphère). Le matériel présenté est conçu pour vous aider à atteindre l’objectif suivant .
- Identifier et analyser les processus par lesquels l’énergie du Soleil est transférée (par exemple, rayonnement, conduction et convection) dans les systèmes de la Terre (par exemple, biosphère, hydrosphère, géosphère, atmosphère et cryosphère).
Lorsque l’énergie du Soleil se déplace dans l’espace, elle atteint l’atmosphère de la Terre et finalement la surface. Cette énergie solaire rayonnante réchauffe l’atmosphère et devient une énergie thermique. Cette énergie thermique est transférée à travers les systèmes de la planète de trois façons : par rayonnement, par conduction et par convection.
La conduction « est le transfert de chaleur d’une molécule à une autre au sein d’une substance » (Rousay, 2006, par. 5). La conduction transfère la chaleur entre des substances qui sont en contact direct les unes avec les autres. L’énergie thermique se déplace des zones plus chaudes vers les zones plus froides. Prenons l’exemple d’une cuillère à soupe en métal qui transfère la chaleur de la soupe à vos doigts qui tiennent cette cuillère. Le métal est un excellent conducteur de chaleur. Les molécules serrées de la cuillère en métal solide vibrent dans leur position, transférant rapidement l’énergie de molécule en molécule jusqu’à ce que cette énergie atteigne vos doigts. Plus les molécules sont chaudes, plus elles vibrent rapidement et se heurtent les unes aux autres, déplaçant la chaleur à travers la cuillère en métal solide. En termes de chauffage de la surface de la Terre, cependant, il « s’avère que l’air est un très mauvais conducteur de chaleur. Par conséquent, la conduction n’est importante dans l’atmosphère que dans les premiers millimètres les plus proches de la surface. Comment l’air transfère-t-il alors l’énergie d’une région à l’autre ? » (Rousay, par. 5)
C’est ici qu’intervient la convection. « La convection est le transfert de chaleur par le mouvement d’un fluide tel que l’eau ou l’air. Ce type de transfert de chaleur peut se produire dans les liquides et les gaz car ils se déplacent librement, ce qui permet de mettre en place des courants chauds ou froids » (Rousay, par. 6). Ce transfert d’énergie thermique par le mouvement réel des molécules chauffées est appelé convection, une méthode de transfert d’énergie qui peut avoir lieu dans des fluides comme l’air et l’eau. « Lorsque la surface de la Terre absorbe la lumière du soleil, certaines parties de la surface absorbent plus que d’autres. La surface de la Terre et l’air proche de la surface se réchauffent de manière inégale. L’air le plus chaud se dilate, moins dense que l’air froid environnant, devient flottant et s’élève. Ces « bulles » d’air chaud qui s’élèvent, appelées thermiques, agissent pour transférer la chaleur vers le haut de l’atmosphère » (Rousay, par. 6). Ces courants thermiques peuvent entraîner la formation de nuages, qui peuvent à leur tour servir d’autre vecteur de transfert d’énergie.