Météorologie: La température
Températures froides et chaudes sur Terre (Parlons sciences en utilisant une image de filo, iStockphoto)
Températures froides et chaudes sur Terre (Parlons sciences en utilisant une image de filo, iStockphoto)
Quels sont les liens avec mon programme d'études?
La température a une influence sur notre façon de vivre, les vêtements que nous portons et les activités que nous faisons. Mais comment la température varie-t-elle à travers le monde?
La température
Pourquoi y a-t-il parfois de la neige au sommet d’une montagne, mais pas à la base? Et pourquoi l’Arctique est-il toujours froid alors que les tropiques sont toujours chauds? Trouvons les réponses à ces questions!
Élévation et altitude
La distance entre le niveau de la mer et l’endroit où tu es est ton élévation. Plus ton élévation est élevée, moins il y a d’air au-dessus de toi. Cela signifie que la pression d’air est plus faible. Moins il y a de pression sur l’air, plus il se dilate et les gaz qui composent l’air refroidissent à mesure qu’ils prennent du volume. Ainsi, la température de l’air baisse d’environ 6,5 °C pour chaque kilomètre en élévation.
Le savais-tu?
L’élévation, c’est la hauteur d’un terrain, comme une montagne, au-dessus du niveau de la mer. L’altitude, c’est la hauteur d’un objet au-dessus du niveau de la mer.
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Illustration couleur où sont indiquées les températures à diverses altitudes, du niveau de la mer jusqu’au sommet d’une montagne.
Le titre « Température et altitude » est en caractère gras dans le haut de l’illustration. Dans le bas de l’image, il y a des traits bleus en dessous d’une épaisse ligne beige, représentant une plage. Le tout est étiqueté « 0 mètre = 30 ℃, Niveau de la mer ».
Au-dessus de la plage, il y a une zone verte vallonnée, composée d’herbes, d’arbres et de collines. Environ à la mi-hauteur d’une des collines les plus hautes se trouve l’étiquette « 1 000 mètres = 23,5 ℃ ».
Tu peux même le sentir sans faire d’escalade! Comme lorsque tu utilises une bonbonne d’air comprimé, ou que tu laisses sortir de l’air d’un pneu gonflé. L’air qui est à l’intérieur est sous pression. Mais lorsqu’il sort, il prend soudainement de l’expansion, ce qui le rend plus froid que l’air qui t’entoure.
Le savais-tu?
Les avions de ligne commerciaux volent habituellement à environ 11 km au-dessus de la Terre. À cette altitude, la pression d’air est d’environ 25 % de ce qu’elle est au sol. Et la température à l’extérieur de l’avion est d’environ -55 °C!
La latitude
Différents endroits sur Terre peuvent avoir des températures et des conditions météorologiques très différentes. C’est la faute du Soleil, bien entendu! Plus il y a de lumière du Soleil qui atteint une région, plus la température y sera élevée.
La Terre est une sphère. Les endroits où les rayons du Soleil atteignent la surface de la Terre à angle droit reçoivent un rayonnement plus concentré. Ces endroits se trouvent tous près de l’équateur, dans la région équatoriale. Les endroits où les rayons du Soleil sont inclinés lorsqu’ils atteignent la surface de la Terre reçoivent autant de rayonnement, mais il est moins concentré. Ces endroits sont plus près des pôles Nord et Sud. Nous les appelons des régions polaires.
Dans l’image ci-dessous, tu peux voir que la même quantité de rayonnement solaire atteint une grande surface aux régions polaires (a) et une plus petite surface dans la région équatoriale (b). Puisque la surface de b est plus petite que a, les rayons y sont plus concentrés. Ceci signifie que les températures sont plus élevées pour b que a.
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Diagramme en couleur représentant des rayons du Soleil qui atteignent la Terre à l’équateur et au pôle Nord.
Un quart de cercle bleu foncé dans le coin inférieur droit de l’image est étiqueté « Terre ». Une bande mauve pâle superposée sur sa surface courbée est étiquetée « Atmosphère ». Une ligne rouge pointillée qui traverse le milieu du cercle est étiquetée « Équateur ». Une tâche gris pâle au sommet du cercle représente un pôle couvert de glace. Des lignes rouges horizontales partent du côté gauche de l’image et s’étirent jusque vers la Terre. Elles sont étiquetées « Rayons du Soleil ».
Les trois lignes du haut sont étiquetées « a » et « longue distance ». Elles rencontrent la surface de la Terre près du pôle. Les points où les lignes atteignent la surface sont espacés. Le tout est marqué par un long ovale orange étiqueté « Région polaire ».
Les trois lignes du bas sont étiquetées « b » et « courte distance ». Elles rejoignent la surface de la Terre au même endroit où passe la ligne pointillée rouge. Les points où les lignes atteignent la surface sont rapprochés. Le tout est marqué par un petit ovale rouge étiqueté « Région équatoriale ».
Les températures saisonnières
La Terre tourne autour d’un axe de rotation. Si cet axe était parfaitement perpendiculaire à son orbite (à angle droit par rapport à lui), l’équateur de la Terre ferait toujours directement face au Soleil pendant que la planète tournerait autour de ce dernier. Cela voudrait dire que l’hémisphère Nord resterait toujours aussi froid à longueur d’année. Or, nous savons que ce n’est pas vrai. En Amérique du Nord, l’hiver est plus froid et l’été est plus chaud. Le printemps et l’automne sont les saisons intermédiaires entre les deux.
Il existe des saisons sur notre planète parce que son axe de rotation est incliné à un angle fixe de 23,5°. Quand la Terre tourne autour du Soleil, la Terre est donc penchée vers l’intérieur ou vers l’extérieur de l’orbite. Voyons maintenant comment les saisons sont causées par ce phénomène.
Le savais-tu?
L’extrémité nord de l’axe de rotation de la Terre pointe pratiquement toujours vers le même endroit dans l’espace. Ceci explique pourquoi l’étoile Polaire (aussi appelée Polaris ou Alpha Ursae Minoris) peut toujours être utilisée pour trouver le nord dans l’hémisphère nord.
Dans l’hémisphère nord, l’été est de juin à septembre. Ceci correspond à la période quand la région au nord de l’équateur est inclinée vers le Soleil. En Amérique du Nord, nos calendriers ont été organisés de façon à ce que le 21 ou le 22 juin marque la date où le Soleil est à son point le plus au nord possible. On appelle cette journée le solstice d’été.
L’illustration ci-dessous démontre la Terre lors du solstice d’été. Tu peux voir quelle partie de la planète est illuminée et quelle partie est dans l’ombre. Tu remarqueras qu’une plus grande partie de l’hémisphère nord est dans la section illuminée. Voilà pourquoi nos jours sont plus longs en été. Au-dessus du cercle arctique, on a même une journée de 24 heures de clarté pendant ce solstice!
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Diagramme en couleur de l’hémisphère Nord de la Terre incliné vers le Soleil.
La Terre est illustrée par un cercle où l’eau est en bleu et les masses terrestres sont vert et beige. Une large bande jaune, avec des flèches pointant vers la droite, part du côté gauche de l’image jusqu’à la surface de la Terre. Elle est étiquetée « Rayons du Soleil ». La moitié de gauche de la Terre est fortement éclairée. La moitié droite est dans le noir.
L’axe de la Terre est représenté par une ligne pointillée qui pointe vers le haut à partir du pôle Nord et vers le bas à partir du pôle Sud. Cela indique que la ligne traverse le centre de la Terre de haut en bas. L’axe est incliné vers la gauche de telle façon que le pôle Nord est situé dans la partie éclairée et le pôle Sud est dans le noir.
Il y a plusieurs lignes blanches qui traversent la Terre de façon perpendiculaire à l’axe. La ligne près du sommet du globe est étiquetée « Cercle arctique ». La ligne près du bas est étiquetée « Cercle antarctique ». La ligne au milieu est étiquetée « Équateur ». La ligne entre le cercle arctique et l’équateur est étiquetée « Tropique du Cancer ». La ligne entre l’équateur et le cercle antarctique est étiquetée « Tropique du Capricorne ».
Le contraire se produit en hiver. Durant cette période de l’année, l’hémisphère Nord est alors incliné vers l’extérieur de l’orbite autour du Soleil. L’image ci-dessous représente la Terre durant le solstice d’hiver, le 21 ou 22 décembre. Tu remarqueras qu’une plus grande région de l’hémisphère Nord se trouve maintenant dans l’ombre. Voilà pourquoi les jours sont plus courts (et les nuits plus longues) en hiver. Le solstice d’hiver est la nuit la plus longue de l’année. Comme tu l’as peut-être deviné, au-dessus du cercle arctique, ce sont plutôt 24 heures de noirceur qui marquent le solstice d’hiver.
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Diagramme en couleur de l’hémisphère Sud de la Terre incliné vers le Soleil.
La Terre est illustrée par un cercle où l’eau est en bleu et les masses terrestres sont vert et beige. Une large bande jaune, avec des flèches pointant vers la droite, part du côté gauche de l’image jusqu’à la surface de la Terre. Elle est étiquetée « Rayons du Soleil ». La moitié de gauche de la Terre est fortement éclairée. La moitié droite est dans le noir.
L’axe de la Terre est représenté par une ligne pointillée qui pointe vers le haut à partir du pôle Nord et vers le bas à partir du pôle Sud. Cela indique que la ligne traverse le centre de la Terre de haut en bas. L’axe est incliné vers la droite de telle façon que le pôle Nord est dans le noir et le pôle Sud est dans la partie éclairée.
Il y a plusieurs lignes blanches qui traversent la Terre de façon perpendiculaire à l’axe. La ligne près du sommet du globe est étiquetée « Cercle arctique ». La ligne près du bas est étiquetée « Cercle antarctique ». La ligne au milieu est étiquetée « Équateur ». La ligne entre le cercle arctique et l’équateur est étiquetée « Tropique du Cancer ». La ligne entre l’équateur et le cercle antarctique est étiquetée « Tropique du Capricorne ».
L’image ci-dessous montre la Terre à l’équinoxe d’automne et à l’équinoxe de printemps (également appelé équinoxe vernal). L’hémisphère nord n’est pas incliné vers, ou loin du soleil. Ces dates correspondent aux journées où le jour et la nuit sont exactement de la même durée.
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Diagramme en couleur de la Terre avec le pôle Nord pointant vers le haut et le pôle Sud pointant vers le bas.
La Terre est illustrée par un cercle où l’eau est en bleu et les masses terrestres sont vert et beige. Une large bande jaune, avec des flèches pointant vers la droite, part du côté gauche de l’image jusqu’à la surface de la Terre. Elle est étiquetée « Rayons du Soleil ». La moitié de gauche de la Terre est fortement éclairée. La moitié droite est dans le noir.
L’axe de la Terre est représenté par une ligne pointillée qui pointe vers le haut à partir du pôle Nord et vers le bas à partir du pôle Sud. Cela indique que la ligne traverse le centre de la Terre de haut en bas. L’axe est parfaitement vertical de telle façon que chaque pôle est à moitié éclairé, à moitié dans le noir.
Il y a plusieurs lignes blanches qui traversent la Terre de façon perpendiculaire à l’axe. La ligne près du sommet du globe est étiquetée « Cercle arctique ». La ligne près du bas est étiquetée « Cercle antarctique ». La ligne au milieu est étiquetée « Équateur ». La ligne entre le cercle arctique et l’équateur est étiquetée « Tropique du Cancer ». La ligne entre l’équateur et le cercle antarctique est étiquetée « Tropique du Capricorne ».
Les équinoxes et les solstices sont des moments précis où l’angle de la Terre est parfaitement aligné avec les rayons du Soleil. Mais les gens utilisent habituellement ces termes pour désigner la journée à laquelle ces temps tombent.
Température perçue vs température réelle
La température à l’extérieur n’est pas la seule chose qui fait que tu as froid ou chaud. C’est pourquoi les prévisions météorologiques nous donnent parfois aussi une deuxième température selon ce que les gens ressentent. Tu pourrais avoir plus froid par une journée venteuse. Cette température ressentie est appelée refroidissement éolien. De plus, tu pourrais avoir plus chaud par une journée humide. Cette température perçue est souvent appelée l’indice humidex.
En savoir plus
Pourquoi y a-t-il des saisons?
Cet article de Parlons sciences explique plus en profondeur comment fonctionne le cycle des saisons sur Terre.
Comment retrouver le nord la nuit?
Cette activité de Parlons sciences permet d’identifier l’étoile Polaire.
Décrypteurs : l’indice de refroidissement éolien démystifié (2020)
Ce vidéo (3 min. 17 s.) de Radio-Canada explique ce qu’est le refroidissement éolien.
L’indice Humidex (2016)
Cette vidéo (1 min. 31 s.) de Météo Globale avec la météorologue Jocelyne Blouin explique ce qu’est l’indice humidex.
METEO : Le bulletin des sorciers
Cette vidéo (26 min. 14 s.) de l’émission C’est pas sorcier explique plusieurs phénomènes météorologiques et comment les spécialistes s’efforcent de faire des prédictions adéquates.
Planète sous toutes ses latitudes
Cette vidéo (26 min. 1 s.) de l’émission C’est pas sorcier explique l’effet de la latitude sur la température et l’illumination sur Terre, incluant les équinoxes et les solstices.
Références
Canadian Centre for Occupational Health and Safety. (2019). Humidex Rating and Work : OSH Answers.
Deziel, C. (2018), How Does Latitude Affect Climate? Sciencing.com.
Eldridge, A. (n. d.) What's the Difference Between a Solstice and an Equinox? Britannica.com.
Government of Canada. (2019). Guide to public weather forecasts: weather elements.
Kozlowski, R. (2020). How to Calculate a Wind Chill Factor. Sciencing.com.
NASA Space Place. (2020). What Causes the Seasons?
UCAR Center for Science Education. (2013). Change in the Atmosphere with Altitude.