Aide: La météo et la physique
Questions
- Pourquoi la période la plus froide du jour survient-elle juste après le lever du Soleil?
- Comment la neige peut-elle nous tenir au chaud?
- Qu’est-ce que le «brassage mécanique»?
- Est-ce qu’il fait trop froid pour sortir lorsque la température est à -12 avec le refroidissement éolien?
- Qu’est-ce qui gèle le plus rapidement, l’eau chaude ou l’eau froide?
- Si la température extérieure est de 3 °C et avec le refroidissement éolien de -8, est-ce que l’eau gèlera compte tenu du refroidissement éolien?
- De quelle couleur est un éclair?
- Qu’est ce que la sublimation?
Réponses
- Pourquoi la période la plus froide du jour survient-elle juste après le lever du Soleil?
Durant la nuit, la chaleur de l’atmosphère se perd dans l’espace et la Terre se refroidit. Lorsque le Soleil se lève, le rayonnement solaire est d’abord très faible, car le Soleil est très bas dans le ciel. Pendant ce temps, la chaleur continue de se perdre dans l’espace. En conséquence, durant les premières minutes qui suivent le lever du Soleil, la quantité de chaleur qui quitte la Terre est supérieure à celle qui arrive du Soleil et la température continue de se refroidir – atteignant, dans un délai d’environ 15 à 30 minutes après le lever du soleil, le minimum quotidien typique. Au fur et à mesure que le Soleil s’élève dans le ciel, la quantité de chaleur qui pénètre dans l’atmosphère égale, puis dépasse la quantité de chaleur qui la quitte, et la température commence à s’élever.
Lorsque les conditions sont parfaitement claires et calmes, un autre facteur peut également jouer un rôle dans la baisse de température après le lever du soleil. Les thermomètres mesurent généralement la température de l’air à environ deux mètres du sol. Lors de nuits claires et calmes, la couche d’air plus près du sol peut être perceptiblement plus froide que l’air qui entoure le thermomètre. Au moment où le Soleil commence à réchauffer le sol, cette couche d’air froid s’agite légèrement et s’élève au niveau du thermomètre.
- Comment la neige peut-elle nous tenir au chaud?
La neige peut nous tenir au chaud parce qu’elle est l’un des meilleurs matériaux isolants au monde. Une neige sèche floconneuse est composée à 95 % d’air. Avec toute cette quantité d’air, la neige empêche la chaleur de se perdre exactement comme le fait l’isolant en fibre de verre ou en mousse de polystyrène. Le contraste de température entre le dessus et le dessous d’une couche de neige est souvent frappant. Par exemple, durant une nuit froide, sur le dessus d’une couverture neigeuse, la température peut être -30 °C ou inférieure. Avec une neige compactée de 40 cm, la température au sol peut être environ de -6 °C, une différence de près de 25 °C entre les dessus et dessous du couvert de neige. Sans la protection de la neige, la Terre deviendrait un bloc de glace et la végétation, dans certaines parties du Canada, ne survivrait pas à l’hiver. Les petits mammifères comme les souris, les écureuils, les lièvres et les insectes qui hibernent peuvent vivre à l’aise lors de périodes de très grand froid. Durant les tempêtes de neige, les gros animaux feront des galeries dans les amas de neige et de cette façon ralentiront grandement la vitesse de perte de chaleur de leur corps. De la même manière, un couvert neigeux fournit une couverture isolante aux plates-bandes et aux toits des maisons, retenant la chaleur à l’intérieur lorsque la température de l’air descend bien au-dessous du point de congélation.
- Qu’est-ce que le «brassage mécanique»?
Le brassage mécanique est le mélange de l’air près de la surface de la Terre.
Le vent combiné à la rugosité du sol crée des revolins, qui sont des mouvements tournoyants ou des circulations d’air créées lorsque l’air se bute contre des objets, comme par exemple les tourbillons que l’on voit dans une rivière lorsque l’eau coule autour des roches et des rondins. Ces revolins sont de taille et de hauteur variables et transportent ou mélangent la chaleur et l’humidité dans l’atmosphère. Les surfaces plus rugueuses et les vents plus forts ont tendance à créer de gros revolins qui augmentent la profondeur du brassage mécanique à travers l’atmosphère. Au contraire, les surfaces plus lisses, comme une masse d’eau et des vents plus faibles, créent de plus petits revolins et diminuent la profondeur du brassage mécanique.
- Est-ce qu’il fait trop froid pour sortir lorsque la température est à -12 avec le refroidissement éolien?
Il n’est pas trop froid pour sortir lorsque la température est de -12 avec le refroidissement éolien. Il faut cependant s’assurer d’être habillé convenablement avec un manteau d’hiver chaud et d’avoir la tête, les oreilles et les mains bien protégées du vent et du froid. Vous pourriez opter pour la superposition de vêtements, c’est l’une des meilleures façons d’isoler votre corps.
- Qu’est-ce qui gèle le plus rapidement, l’eau chaude ou l’eau froide?
La réponse n’est pas aussi simple que la question semble paraître. Bien que l’on n’en connaisse pas tout à fait la raison, l’eau chaude peut geler plus rapidement que l’eau froide sous certaines conditions. Les effets de la convection dans le contenant et la capacité de l’eau à devenir surfondue (demeurer liquide à des températures inférieures au point de congélation) jouent un rôle important dans les cas où l’eau chaude gèle plus rapidement. Toutefois, des facteurs supplémentaires tels que la température initiale de l’eau, la forme et la taille du contenant, la pureté de l’eau et la température de l’air peuvent toutes contribuer au résultat. Vous pouvez essayer cette expérience en remplissant deux plateaux à glaçons, l’un avec de l’eau chaude et l’autre avec de l’eau froide que vous mettrez au congélateur. Étant donné un grand nombre de variables, il se peut que vos résultats soient différents de ceux de votre voisin!
- Si la température extérieure est de 3 °C et avec le refroidissement éolien de -8, est-ce que l’eau gèlera compte tenu du refroidissement éolien?
Non. Le point de congélation de l’eau pure est, comme vous le savez, 0 °C. Si la température de l’air n’est pas à cette température ou plus basse, la température de l’eau restera également au-dessus du point de congélation et elle ne gèlera pas. L’eau dans un environnement où l’air est à 3 °C ne peut pas devenir plus froide que 3 °C, peu importe le vent. En fait, même si le vent souffle et que l’eau est déjà en glace, avec le temps, la glace fondera et l’eau se réchauffera pour atteindre 3 °C. La raison pour laquelle les gens et les animaux à sang chaud ont une sensation de fraîcheur accrue avec le vent est que leurs corps produisent de la chaleur interne lorsqu’ils métabolisent la nourriture et les graisses. Quand le vent souffle et que les températures sont assez froides (comparativement à une chaude journée d’été), nos corps perdent cette chaleur interne, car l’air qui souffle autour de nous transporte cette chaleur ailleurs. À une température donnée, plus le vent est fort, plus rapide est la perte de chaleur et plus nous ressentons le froid. Le vent ne rend pas réellement l’air plus froid, alors il ne peut provoquer le gel de l’eau si la température est au-dessus de 0 °C.
- De quelle couleur est un éclair?
Un éclair apparaît généralement blanc. L’énorme quantité d’énergie dégagée dans le canal de l’éclair produit un spectre continu de lumière visible. Si toutes les couleurs de la lumière créée par l’éclair atteignent nos yeux en quantité plus ou moins égale, l’éclair nous paraîtra blanc. Un éclair peut atteindre 30 000 °C.
- Qu’est ce que la sublimation?
La sublimation est le processus par lequel un corps solide (par exemple la glace) passe directement à l’état gazeux (par exemple la vapeur d’eau). Ce phénomène se produit habituellement lorsque l’air est sec et que les rayons du soleil sont forts. Plutôt que fondre la glace ou la neige s’évapore en vapeur directement dans l’air.
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