Thème 1
Objectif bac
Sujet pour s'entraîner
Préparation aux évaluations communes
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Exercice 3Activité solaire et changement climatique
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Introduction
Même si l'origine anthropique du réchauffement climatique est admise par une grande majorité des scientifiques, de nombreuses théories du complot foisonnent sur les réseaux sociaux. Parmi celles-ci, on trouve souvent l'idée que l'activité solaire serait la cause naturelle majoritaire du changement climatique actuel.
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Documents
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Doc. 1Le Soleil, une étoile à activité variable
Le flux d'énergie solaire reçu à la surface de la Terre, l'insolation, varie essentiellement à cause du mouvement de rotation de notre planète autour de son axe de rotation à l'origine de l'alternance jour-nuit, et du mouvement de révolution sur son orbite autour du Soleil, à l'origine de l'alternance des saisons.
Le flux d'énergie rayonné par le Soleil, l'irradiance (exprimée en W⋅m-2), a longtemps été considéré comme constant, d'où son appellation de « constante solaire ». Il a fallu attendre les mesures extrêmement précises obtenues par satellites depuis les années 1960 pour démontrer que cette « constante » est en fait variable, mais très faiblement à l'échelle humaine.
Le principal indice de l'activité du Soleil sont les taches solaires, ces points sombres épisodiques à la surface de l'étoile. Ces taches étaient connues depuis très longtemps, mais c'est la diffusion de la lunette astronomique, au début du XVIIe siècle, qui a permis leur comptage régulier. L'ensemble des comptages dans différents endroits du monde a progressivement mis en évidence l'existence d'un cycle solaire de 11 ans ainsi que d'autres variations à l'échelle du siècle et du millénaire.
Plus récemment, d'autres expressions de cette activité solaire ont été mises en évidence, notamment les éruptions solaires, phénomènes extrêmement courts (quelques heures au plus) d'éjection de rayonnement et de particules très énergétiques, qui sont notamment responsables des aurores boréales.
Le flux d'énergie rayonné par le Soleil, l'irradiance (exprimée en W⋅m-2), a longtemps été considéré comme constant, d'où son appellation de « constante solaire ». Il a fallu attendre les mesures extrêmement précises obtenues par satellites depuis les années 1960 pour démontrer que cette « constante » est en fait variable, mais très faiblement à l'échelle humaine.
Le principal indice de l'activité du Soleil sont les taches solaires, ces points sombres épisodiques à la surface de l'étoile. Ces taches étaient connues depuis très longtemps, mais c'est la diffusion de la lunette astronomique, au début du XVIIe siècle, qui a permis leur comptage régulier. L'ensemble des comptages dans différents endroits du monde a progressivement mis en évidence l'existence d'un cycle solaire de 11 ans ainsi que d'autres variations à l'échelle du siècle et du millénaire.
Plus récemment, d'autres expressions de cette activité solaire ont été mises en évidence, notamment les éruptions solaires, phénomènes extrêmement courts (quelques heures au plus) d'éjection de rayonnement et de particules très énergétiques, qui sont notamment responsables des aurores boréales.
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Doc. 2Les cycles de onze ans de l'activité solaire
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Doc. 3Taches visibles à la surface du Soleil
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Doc. 4Les conséquences des variations de l'activité solaire
| Nature de la variation | Conséquences observables |
|---|---|
| Éruptions solaires | Aurores boréales, perturbation du fonctionnement des satellites et des outils électroniques |
| Variabilité liée aux cycles de 11 ans | Impact sur la surface de la Terre : Impacts possibles sur la formation des nuages : encore sujets à débat dans la communauté scientifique |
| Variabilité séculaire à millénaire, ex. : le Grand Minimum solaire de Maunder (1645-1745) | Petit Âge glaciaire en Europe (XVe siècle, milieu du XIXe siècle) : |
Source : encyclopedie-environnement.org
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Doc. 5Les conséquences du transport aérien sur le forçage radiatif
| Nature de la perturbation | FR anthropique total | FR transport aérien |
|---|---|---|
| Dioxyde de carbone \text{CO}_2 | 1 680 | 25,3 |
| Méthane \text{CH}_4 (dû aux \text{NO}_\text{x}) | -250 | -10,4 |
| Ozone \text{O}_3 (dû aux \text{NO}_\text{x}) | 140 | 21,9 |
| Aérosols | -270 | -1 |
| Vapeur d'eau | 2 | |
| Traînées de condensation | 10 | |
| Cirrus | 40 |
Forçage radiatif (FR) dû au transport aérien en 2011 (mW⋅m-2).
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Retrouvez plus de .
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- Amplitude : différence entre une valeur maximale et minimale.
- Vortex polaire : dépression localisée près d'un pôle dans la haute et moyenne troposphère et dans la stratosphère.
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Questions
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1. Calculer le pourcentage de variation de l'irradiance au
cours d'un cycle solaire de 11 ans.
2. Par la mise en relation des docs 1 à 4, construire un paragraphe argumenté discutant des possibles conséquences climatiques des variations, à différentes échelles, de l'activité solaire.
3. Donner la définition de forçage radiatif.
2. Par la mise en relation des docs 1 à 4, construire un paragraphe argumenté discutant des possibles conséquences climatiques des variations, à différentes échelles, de l'activité solaire.
3. Donner la définition de forçage radiatif.
4. Calculer le forçage radiatif total lié au transport aérien puis calculer alors la part qu'il représente dans le forçage radiatif total d'origine anthropique.
5. Comparer la valeur du forçage radiatif total lié au transport aérien et la valeur du forçage radiatif solaire correspondant à l'amplitude maximale d'irradiance.
6. Conclure sur le paramètre qui semble, d'après toutes ces données, le plus à même de changer le climat.
5. Comparer la valeur du forçage radiatif total lié au transport aérien et la valeur du forçage radiatif solaire correspondant à l'amplitude maximale d'irradiance.
6. Conclure sur le paramètre qui semble, d'après toutes ces données, le plus à même de changer le climat.
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