Spécialité Thème : Eau et environnement TP
Chimie Les courants océaniques et le climat Chap.1
I. Les moteurs des courants océaniques
Les eaux profondes des océans, comme les eaux de surface, se déplacent et créent de puissants courants océaniques. Ces courants sont dus aux écarts de température et de salinité des masses d’eau : on parle de circulation thermohaline.
Le Gulf Stream est le courant océanique le plus connu. Il s’agit d’un courant d’eaux chaudes de surface qui prend sa source dans le golfe du Mexique et se déplace vers l’Europe où des transferts thermiques ont lieu entre l’océan et l’atmosphère (doc 1.). Puis, les eaux du Gulf Stream montent vers les régions polaires et se mélangent avec les eaux froides de l’Atlantique Nord.
Les eaux liquides de surface de l’Arctique et de l’Antarctique sont très salées. En effet, le sel, non piégé par la glace, se concentre dans l’eau. Les eaux froides et salées de l’Atlantique Nord plongent au fond de l’océan et alimentent les courants froids profonds (doc 1&2). Elles rejoignent les eaux froides et salées de l’Antarctique.
Réchauffés sous les tropiques, ces courants froids profonds refont surface au niveau des océans Indien et Pacifique.
Les océans sont chauffés en surface par le rayonnement solaire mais celui-ci ne pénètre pas en profondeur. Les océans absorbent plus d’énergie thermique près de l’équateur que près des pôles (doc. 3). L’énergie solaire stockée près de la zone équatoriale est transportée, grâce aux vents et aux courants marins, vers d’autres latitudes où elle est transférée à l’atmosphère. Ainsi, les océans participent à la régulation du climat grâce aux échanges thermiques entre les courants marins et l’atmosphère.
Questions
1) Quelles sont les causes des courants océaniques ? 2) Qu’est ce que le Gulf Stream ?
3) Montréal (Amérique du Nord) et Bordeaux (Europe de l’Ouest) sont deux villes portuaires à la même latitude (environ 45°N). Pourtant la température hivernale moyenne de Montréal est beaucoup plus faible que celle de Bordeaux. Comment expliquer cette différence de température ?
4) Quelle pourrait-être la conséquence de la disparition du Gulf Stream ? 5) Comment les courants océaniques contribuent-ils à la régulation du climat ?
6) Pour le document 3, pourquoi le terme de densité est incorrecte ? Par quoi faut-il le remplacer ? II. Expériences modélisant les courants océaniques
Matériel élève : eau chaude à 60°C, pissette d’eau froide, colorants rouge et bleu, pipette pasteur, 3 béchers, glaçons, eau distillée à température ambiante, sel de cuisine.
Matériel professeur : 2 bouteilles plastiques reliées par deux tubes horizontaux, 2 grand bécher
Consignes : ne pas mélanger les deux colorants ; ajouter l’eau chaude / froide colorée au goutte à goutte en versant l’eau contre la paroi du bécher au plus près de la surface
1. Rôle de la température des eaux
1.1. Manipulation : Avec le matériel élève, proposer deux expériences simples permettant de comparer les densités des eaux chaudes et froides par rapport à celle de l’eau à température ambiante.
Schématiser les deux expériences et les faire valider par le professeur avant de les mettre en œuvre.
1.2. Noter les observations et conclure.
1.3. Exploitation : Pourquoi les courants chauds sont-ils de surface ? Dans quelle zone la température des eaux des océans est-elle la plus élevée ? Expliquer.
2. Rôle de la salinité des eaux
2.1. Qu’est ce que la salinité d’une eau de mer ? Quelle est sa valeur moyenne ?
2.2. Manipulation : Proposer une expérience simple permettant de montrer le rôle de la salinité sur la densité de l’eau. Schématiser l’expérience et faire valider par le professeur avant de la mettre en œuvre.
2.3. Noter les observations et conclure.
2.4. Exploitation : Pourquoi les eaux de surface de l’Antarctique sont-elles très salées ? Pourquoi les eaux de l’atlantique Nord plongent-elles en profondeur ?
3. Expérience modélisant la circulation thermohaline
3.1. Manipulation : avec un dispositif professeur, proposer une expérience modélisant le rôle de la température et de la salinité des eaux sur la circulation océanique. La mettre en œuvre après l’avoir faite valider par le professeur. Noter les observations.
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3.2. Interprétation : Quelle bouteille modélise la zone polaire ? La zone équatoriale ? Interpréter les courants entre les deux zones.
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Doc 2 : densité de l’eau de mer en surface
Doc 3 : Carte de la température moyenne annuelle de surface des océans (en C°)
