Météorologie
100 expériences pour comprendre les phénomènes météo
Yves Corboz
Belin
Pour la science
Chapitre 1 L'énergie de la machine atmosphérique6
Le rayonnement solaire incident8
¤ Distinguer lumières directe et diffusée8
¤ Comprendre le lien entre lumière et température8
Montrer l'effet du rayonnement infrarouge9
¤ Obtenir un arc-en-ciel10
Le rayonnement solaire dans l'atmosphère12
¤ Simuler la distribution de l'énergie solaire12
¤ Comprendre l'effet d'un faisceau à bord parallèle13
Le rayonnement absorbé15
¤ Se chauffer au soleil15
¤ Expliquer l'influence de l'angle d'incidence16
¤ Tester l'influence de la surface d'absorption16
Le stockage de l'énergie solaire19
¤ Comprendre la sélectivité de l'absorption20
¤ Comparer la capacité de stockage de l'énergie du sable et de l'eau21
L'inégale répartition de l'énergie sur Terre22
¤ Évaluer les variations journalières de la « hauteur » du Soleil22
¤ Comprendre la distribution saisonnière de la lumière solaire23
L'atmosphère chauffée par sa base25
¤ Comprendre l'effet du rayonnement terrestre25
Se représenter l'effet de serre26
Les transferts de chaleur28
¤ Étudier la conduction de la chaleur par une tige métallique28
¤ Mettre en évidence un courant de convection29
¤ Repérer des mouvements ascendants dans l'air30
¤ Comprendre la notion de chaleur latente31
Chapitre 2 L'atmosphère météorologique32
Les constituants fondamentaux de l'atmosphère météorologique34
¤ Estimer la proportion de dioxygène atmosphérique34
¤ Évaluer la proportion de diazote35
¤ Tester la présence de CO2 dans l'air36
¤ Mettre en évidence la présence de vapeur d'eau dans l'air36
La matière de l'atmosphère38
¤ Illustrer la matérialité de l'air38
¤ Découvrir une propriété caractéristique des fluides38
¤ Montrer que l'air est pesant39
¤ Estimer la masse volumique de l'air40
¤ Provoquer la dilatation et la contraction de l'air40
Compressible ou incompressible ?42
¤ Mettre en évidence une propriété fondamentale des gaz42
¤ Provoquer une ascendance sans variation de température43
La température de l'air45
¤ Découvrir le principe d'une mesure de température45
¤ Rechercher les influences du rayonnement46
La pression atmosphérique48
¤ Comprendre la notion de pression48
¤ « Tester » le poids de l'air49
¤ Révéler l'action de l'air, de bas en haut49
¤ Révéler l'action de l'air dans toutes les directions50
Mesurer la pression atmosphérique51
¤ Découvrir le principe d'un baromètre à liquide51
¤ Reproduire le fonctionnement d'un baromètre à liquide52
¤ Effectuer une mesure de pression52
¤ Concevoir un baromètre à capsule rudimentaire53
Altitude et pression55
¤ Mesurer la variation de pression dans un liquide55
¤ Simuler l'évolution de la pression dans l'atmosphère56
¤ Relier pression et altitude57
La température baisse avec l'altitude58
¤ Confirmer le lien entre température et pression de l'air58
La stratification de l'atmosphère61
¤ Simuler la structure en strate de l'atmosphère61
¤ Interpréter pression et température atmosphériques63
Notions élémentaires d'aérologie65
¤ Reproduire une configuration stable avec des liquides de masses volumiques différentes66
¤ Reproduire une configuration instable67
¤ Reproduire une couche d'inversion68
¤ Comprendre la stabilité conditionnelle69
¤ Variation de pression et stabilité70
La qualité de l'air73
Chapitre 3 Les vents78
Comment se forme le vent ?80
¤ Étudier l'effet d'une variation de pression sur le mouvement de l'air81
¤ Relier rayonnement et variation de pression81
¤ Simuler la brise côtière82
Carte de pression en surface et vent84
¤ Variation de pression et force du vent84
¤ Comprendre la notion d'isobare85
La représentation des pressions par les cartes d'isohypses87
¤ Illustrer l'indépendance de la pression et de l'altitude87
¤ Relier pression, densité et altitude88
L'effet de la rotation terrestre sur la direction du vent91
¤ Simuler l'effet de la rotation sur un fluide92
¤ Mettre en évidence les effets de la rotation93
¤ Illustrer l'effet de la force centrifuge sur un écoulement fluide96
¤ Construction d'un plateau tournant97
Le vent réel au sol et en altitude98
¤ Comprendre l'effet d'une surface désordonnée sur l'écoulement98
Force, vitesse et direction du vent102
¤ Construire une girouette-anémomètre103
¤ Concevoir un anémomètre à axe horizontal105
¤ Réaliser une manche à air106
Annexe : échelle de Beaufort et force du vent108
Chapitre 4 La circulation atmosphérique générale110
Ascendances et subsidences112
¤ Reproduire ascendances et subsidences113
Ascendance et subsidence dynamiques116
¤ Relier pression et mouvements verticaux d'un écoulement117
La cellule convective globale121
¤ Simuler une cellule convective121
¤ Simuler la circulation atmosphérique122
La circulation atmosphérique générale124
¤ Mimer la circulation atmosphérique globale126
Chapitre 5 De la vapeur aux nuages130
Les dépôts d'eau atmosphérique sur les surfaces132
¤ Produire un dépôt liquide133
¤ Produire un dépôt solide135
Le cycle de l'eau atmosphérique139
¤ Reproduire partiellement le cycle de l'eau atmosphérique140
¤ Observer une sublimation143
La saturation au contact d'une surface144
¤ Découvrir des conditions de saturation en vapeur d'eau144
¤ Illustrer le lien entre température et quantité de vapeur dans l'air145
¤ Comprendre la notion de saturation148
¤ Vérifier qu'il se dépose d'autant plus d'eau que la température de la paroi est basse149
Mesurer l'humidité de l'air150
¤ Montrer que l'humidité relative pilote l'évaporation151
¤ Refroidir par évaporation151
¤ Construire un psychromètre152
¤ Repérer les points de rosée et de gelée154
¤ Explorer l'équilibre vaporisation-condensation liquide ou solide155
La formation des nuages et des brouillards157
¤ Créer un nuage en bouteille157
¤ Créer un brouillard d'advection chaude159
¤ Obtenir un brouillard par enrichissement en vapeur d'eau163
¤ Former un nuage par mélange164
Chapitre 6 Nuages et météores166
Fumée, brouillard et nuage168
¤ Faire la différence entre fumée et nuage171
Visibilité et météores172
¤ Étudier l'effet d'une visibilité variable172
Les noyaux de condensation176
¤ Déclencher le changement d'état avec des particules solides176
¤ Favoriser la liquéfaction de la vapeur par le sel178
Nuages en tout genre179
¤ Reproduire une situation stratiforme180
¤ Reproduire une situation cumuliforme181
Des couleurs dans le ciel183
¤ Augmenter la diffusion d'un fluide183
¤ Évaluer l'incidence du diamètre des gouttelettes sur la diffusion184
¤ Reproduire chimiquement les différentes couleur du ciel185
¤ Provoquer l'embrasement d'un nuage187
¤ Suivre l'extinction des lumières du couchant188
Des nuages aux précipitations191
¤ Maintenir des particules en l'air192
¤ Passer des gouttelettes aux gouttes193
¤ Comprendre la chute de gouttes de différents diamètres195
¤ Observer la surfusion de l'eau197
Pluviomètre et planche à neige199
¤ Réaliser un pluviomètre rudimentaire200
¤ Confectionner un pluviomètre plus précis200
¤ Construire une planche à neige202
¤ Convertir la hauteur de neige en millimètre d'eau203
Annexes
Genre de nuages aux différents étages204
Glossaire météorologique205
Index206
Bibliographie et sites internet207
Crédits photographiques208