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1 - LES PARAMETRES ORBITAUX DE LA TERRE

C'est un mathématicien serbe du début du XXe siècle, Milutin MILANKOVITCH, qui propose le premier, une explication astronomique aux changements climatiques du quaternaire, caractérisés par une alternance de périodes glaciaires et de périodes inter-glaciaires. Sa théorie est basée sur le fait que les variations périodiques saisonnières du climat sont directement liées aux caractéristiques du mouvement de rotation de la Terre autour du Soleil.

Le rayonnement solaire reçu par la Terre et la manière dont il lui parvient aux confins de l'atmosphère dépendent évidemment de la position de la planète par rapport au Soleil, aussi bien en termes de distance qu'en termes d'incidence. La succession des jours et des nuits est due à la rotation diurne autour de l'axe des pôles. La succession des saisons est due à l'incinaison de l'axe des pôles et à la révolution éliptique annuelle...Or les paramètres orbitaux de la Terre ne sont pas constants à cause de l'attraction lunaire et des autres planètes proches. MILANKOVITCH, à partir des lois de la mécanique céleste, calcule l'effet de ces différentes attractions et met en évidence 3 types de perturbations périodiques:

1 - les variations d'excentricité. L'excentricité mesure l'écart entre l'orbite de la Terre autour du Soleil et un cercle parfait.

Voir une animation sur l'exentricité

2 - les variations d'obliquité. L'angle d'inclinaison est l'angle entre l'axe de la Terre et la perpendiculaire au plan de son orbite.

Voir une animation sur l'obliquité

3 - la précession astronomique. La direction dans laquelle pointe l'axe lorsque la Terre passe au plus près du Soleil est variable selon la date du périhélie.

Voir une animation sur la précession

Animation recapitulative des paramètres orbitaux

 

2 - DES VARIATIONS DE L'ACTIVITE SOLAIRE

Les astronomes observant les taches ont constaté rapidement le caractère cyclique de la surface tachée en fonction du temps : le nombre de taches évolue avec un cycle moyen de 11 ans, comme le montre la figure ci dessous, correspondant en réalité à une cyclicité magnétique de 22 ans (la polarité magnétique des deux hémisphères Nord et Sud du Soleil se renversant tous les 11 ans).

tache
Tache solaire


eruption solaire

 

cycle
cycle de 11 ans

 

L’intensité des cycles est variable : il y a des cycles forts (plus de taches) et des cycles faibles. On soupçonne une seconde période voisine de 80 ans dans la modulation des cycles. Le passé a connu des cycles très peu actifs, comme le Minimum de Maunder au temps de Louis XIV, corrélé à une période climatique froide dite de « petit âge glaciaire ». Mais pour le moment, l’influence réelle des cycles solaires sur le climat terrestre reste à déterminer et constitue un sujet de recherches débattu.

 


Variation de l'activité solaire (2001/2008)

flux
Variation du flux solaire

Le soleil à l'observatoire de Paris

 

3 - L'ALBEDO DE LA TERRE

Toute surface peut être caractérisée par sa capacité à absorber ou à réfléchir une partie du rayonnement solaire reçu. Cette propriété est importante car une surface qui absorbe de l'énergie lumineuse s'échauffe : plus une surface est réfléchissante, moins elle s'échauffe. L'albédo est le rapport entre l'énergie que réfléchit une surface et l'énergie incidente qu'elle reçoit. Les spécialistes définissent l'albédo d'un objet comme le rapport entre l'énergie qu'il réfléchit et l'énergie qu'il reçoit. Ce pourcentage dépend de la longueur d'onde du rayonnement reçu : par exemple, un végétal chlorophyllien absorbe la lumière rouge mais réfléchit la lumière verte.(fluorescence). Des appareils, les radiomètres, permettent de mesurer l'albédo d'un objet donné. Grâce à de tels instruments, embarqués à bord de satellites, l'albédo des différentes régions du globe est mesuré de façon très précise. Le tableau ci-dessous présente des résultats d'analyses de ce type.

L'albedo : explications détaillées indispensables

On peut mesurer l'albedo dans différentes régions du globe:

 

Albédo et bilan radiatif terrestre

 

EXPERIENCE AVEC UN RADIOMETRE A REALISER:

Video de l'expérience:

 

4 - VOLCANISME ET CLIMAT

Le Pinatubo et quelques autres volcans sont actuellement capables de modifier sensiblement le climat terrestre sur plusieurs mois, sans parler des désordres occasionnés par les nuages de cendres (VOLCAN ISLANDAIS EYJAFJÖLL)......

LE PINATUBO : Le 07/11/1991 en Philippines, le Pinatubo est entré en éruption alors qu'il était en sommeil depuis plus six siècles. En tout, 20 millions de tonnes de dioxyde de soufre à une hauteur de 20 km. Ils ont été dispersées dans l'atmosphère. Tout ce gaz a provoqué la diminution de 1 à 5 % du rayonnement solaire reçu par la Terre, soit -3,50 W/m2, d'où une baisse de la température de 0,10 à 0,50°C et 1,50°C aux latitudes élevées pendant environs 3 ans. Dans la stratosphère, la présence d’un nuage composé de fines particules volcaniques accentuait la tonalité rouge du ciel le soir ce qui donnait un véritable flamboiement du ciel. Des chercheurs supposent que l'effet atmosphérique de cette éruption pourrait être les conséquences des ouragans Andrew et Iniki à l'automne 1992, de même que les pluies abondantes dans le Midwest américain à l'été 1993.

 


Le Pinatubo en 1991

 

VOLCAN ISLANDAIS EYJAFJÖLL


 

« L'effet de refroidissement est lié à la présence d'aérosols dans la haute atmosphère, aérosols formés notamment à partir des sulfures d'hydrogène H2S et dioxydes de soufre SO2 émis par l'épisode volcanique. Ce phénomène est relativement bref (quelques semaines à quelques années) et varie en fonction du taux et de la répartition à la surface du globe des gaz émis. On doit également prendre en compte la présence d'autres composés volatils comme le chlore et le fluor qui provoquent des pluies acides (dont la présence dans l'atmosphère est limitée à quelques semaines). Les émissions de CO2 en revanche vont avoir un effet à plus long terme (plusieurs centaines d'années).»

 

Animation

 

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