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THÈME EAU LES  COURANTS  OCÉANIQUES  RÉGULATEURS  DU  CLIMAT PAGE  1  /  4  

I  -­‐  LE  MOTEUR  DES  COURANTS  OCEANIQUES    

 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’eau  chaude  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.  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.  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.  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.    

 

 

   

II  –  EXPERIENCES  

• Matériel élève: eau chaude à 60°C (bouilloire), eau froide, encre rouge et colorant bleu, 2 pipettes Pasteur, 3 béchers de 50 mL, glaçons, eau distillée à température ambiante, sel de cuisine.

• Matériel professeur : 2 dispositifs, chacun constitué de 2 bouteilles reliées par deux tubes horizontaux.

• Consignes : ne pas mélanger les deux colorants ; ajouter l’eau chaude / froide au goutte à goutte.  

1) Rôle de la température des eaux a) Avec  le  matériel  élève,  proposer  deux  expériences  simples  permettant  de  comparer  les  densités  des  eaux  

chaudes  et  froides  par  rapport  à  de  l’eau  à  température  ambiante.    Schématiser  les  deux  expériences.    Noter  les  observations.    Conclure.  

Protocole  :  On   remplit   un   bécher   d’eau   distillée   à   température  ambiante  et  un  autre  bécher  d’eau  chaude  à  environ  60°C  colorée  en  rouge.    On   verse   l’eau   chaude,   goutte   à   goutte   avec   la   pipette  Pasteur,  près  de  la  surface.    On   remplit   un   bécher   d’eau   distillée   à   température  ambiante   et   un   autre   bécher   d’eau   froide   à   environ   0°C  colorée  en  bleu.  On  verse  l’eau  froide,  goutte  à  goutte  avec  la  pipette  Pasteur,  près  de  la  surface.    Observation    L’eau  chaude  reste  au  niveau  de  la  surface.�L’eau  chaude  est  moins  dense  que  l’eau  distillée  à  température  ambiante.  L’eau   froide   plonge   vers   le   bas   du   bécher.�L’eau   froide  est   plus   dense   que   l’eau   distillée   à   température  ambiante.    

Schémas    

                     

Conclusions   L’eau  froide  est  donc  plus  dense  que  l’eau  chaude    

b) Pourquoi  les  courants  chauds  sont-­‐ils  des  courants  de  surface  ?    L’eau  chaude  est  moins  dense  que  l’eau  froide  donc  les  courants  chauds  sont  des  courants  de  surface  alors  que  les  courants  froids  sont  des  courants  profonds.          

c) Quelle  est  l’origine  des  courants  chauds  de  surface  ?      Les  courants  chauds  de  surface  résultent  de  l’absorption  du  rayonnement  solaire  dans  zone  équatoriale.  En  effet,  c’est  dans  cette  zone  l’énergie  solaire  reçue  y  est  la  plus  importante.              2) Rôle de la salinité des eaux1

a) Déterminer la densité d'une eau de mer de concentration massique en sel 35 g/L .

                                                                                                               1 Le chlorure de sodium est le constituant majoritaire mais il y a beaucoup d'autres espèces présentes dont les principales sont :

les ions sulfate, magnésium, calcium, potassium, iodure...

On pèse le un volume de 50mL d’eau de mer introduit dans une fiole jaugée (verrerie la plus précise à notre disposition) On note la masse m obtenue

𝜌!"#!!"#é! =𝑚!"#!!"#é!  

𝑉!"#!!"#é!

La densité de l’eau de mer s’obtient alors 𝑑!"#!!"#é! =

𝜌!"#!!"#é!  𝜌!"#  !"#$

b) De quels facteurs la densité de l'eau de mer peut-elle dépendre ?

la densité de l’eau de mer dépend de sa salinité et de la température

c) Proposer une expérience simple permettant de montrer le rôle de la salinité sur la densité de l’eau. Schématiser l’expérience. Noter les observations. Conclure.  

Protocole  :  On  remplit  un  bécher  d’eau  distillée  à  température  ambiante  et  un  autre  bécher  d’eau  salée  colorée  en  bleu  à  température  ambiante.  On  verse  l’eau  salée,  goutte  à  goutte  avec  la  pipette  Pasteur,  près  de  la  surface.    

Observations  L’eau  salée  plonge  vers  le  bas  du  bécher.  L’eau  salée  est  plus  dense  que  l’eau  distillée        

Schémas      

   

c) Pourquoi les eaux de surface de l’Antarctique sont-elles très salées ?  Les  eaux  de  surface  de  l’Antarctique  sont-­‐elles  très  salées  car  la  glace  ne  piège  pas  le  sel  lorsque  l’eau  se  solidifie.     d) Pourquoi les eaux froides et salées de l’Atlantique Nord plongent-elles en profondeur ? Les  eaux  froides  et  salées  de  l’Atlantique  Nord  plongent  en  profondeur  car  elles  sont  plus  denses  que  les  eaux  chaudes  de  surface.     3) Expérience modélisant la circulation thermohaline. a) Avec l’un des dispositifs 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.

Protocole  :    La  zone  polaire  est  modélisée  par  une  une  eau  salée  froide    colorée  en  bkeu  La  zone  équatoriale  est  modélisée  par  une  eau  chaude  colorée  en  rouge                        Observations  Lorsque  les  deux  eaux  entre  en  contact  on  observe  des  courants  entre  les  deux  bouteilles  :    l’eau  froide  et  salée,  plus  dense  que  l’eau  chaude,  occupe  le  bas  des  deux  bouteilles  alors  que  l’eau  chaude,  moins  dense,  reste  en  surface.          

Schémas  

       

 

III - LE GULF TREAM ET LA REGULATION DU CLIMAT  1) Qu’est-ce que le Gulf Stream ? Le  Gulf  Stream  est  courant  d’eau  chaude  de  surface  (stream  =  courant)  qui  prend  sa  source  dans  le  Golfe  du  Mexique  (Gulf)  et  se  déplace  vers  l’Europe    

Iles  Scilly    archipel  au  voisinage  de  Cornouailles  où  règne  un  microclimat    du  au  voisinage  du  Gulf  Stream    permet  de  cultiver  un  jardin  tropical  sur  l'ile  de  Tresco.  

2) Montréal (Amérique du Nord) et Bordeaux (Europe de l’ouest) sont deux villes portuaires situées 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 ?  La  différence  de  température  hivernale  moyenne  entre  Montréal  et  Bordeaux  est  due  au  transfert  de  chaleur  des  eaux  chaudes  du  Gulf  Stream  vers  l’atmosphère  de  l’Europe.  Ce  transfert  de  chaleur  n’existe  pas  près  de  Montréal.     3) Quelle pourrait être la conséquence de la disparition du Gulf Stream ? Une  conséquence  de  la  disparition  du  Gulf  Stream  serait  des  hivers  nettement  plus  froids  en  Europe.    4) Conclusion Les  courants  océaniques  participent  aux  transferts  de  chaleur  entre  la  zone  équatoriale  et  les  autres  zones  �du  monde.  Ainsi,  les  océans  participent  à  la  régulation  du  climat.