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Les instruments météorologiques

Le thermomètre, le baromètre et la girouette sont les principaux instruments utilisés pour la prévision météorologique. Ces trois instruments simples permettent de faire des prévisions météorologiques assez précises environ 12 à 24 heures à l’avance.

En réalité, les navigateurs qui traversaient les hautes mers au dix-huitième siècle connaissaient bien ces instruments, qu’ils ont utilisés jusqu’à la fin du vingtième siècle, lorsque la technologie moderne des satellites a révolutionné la météorologie. Les cartes météorologiques présentent encore les éléments essentiels nécessaires pour faire des prévisions météorologiques, c'est-à-dire la pression barométrique (en kilopascals), la température (en degrés Celsius), la direction du vent (en degrés angulaires) et la vitesse (en kilomètres à l’heure).

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L’importance de la météo

Il va sans dire que la météo et la capacité de prévoir la météo sont extrêmement importantes pour la régulation des activités humaines. Le succès d’activités comme l’agriculture, les loisirs, les sports, les mariages et les invasions dépend plus ou moins de la température.

Le jour J de l’invasion de la Normandie a presque échoué en raison des caprices de la météo dans la Manche, la catastrophe de la navette spatiale Challenger est la conséquence des conditions météorologiques au moment de la préparation au lancement, les dégâts considérables dans les villes entourant la côte du golfe du Mexique sont attribuables à des ouragans engendrés par les conditions météorologiques de la côte de l’Afrique... la liste est pratiquement illimitée.

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Notes pour les enseignants

Points à souligner

1. Toute la gamme des événements météorologiques dépend de l’énergie provenant du Soleil.
2. L’agriculture (et donc la survie de l’humanité) dépend du temps qu’il fait.
3. Les saisons ne peuvent pas être prévues de façon précise à partir du temps qu’il fait. C’est pourquoi les saisons sont des événements prévus au calendrier par les astronomes.
4. Le climat est le temps moyen qu’il fait dans un endroit. Cette moyenne est établie sur une période de 25 ans ou plus.
5. Des prévisions météorologiques extrêmement générales relativement aux saisons peuvent être établies avec un degré de précision de 100 %. (p. ex. : l’été commencera à 4 h 32 HAE le mardi 21 juin, et il fera plus chaud qu’en hiver)
6. Des prévisions météorologiques généralesrelatives au climat peuvent être établies avec un degré de précision de 90 à 99 %.
7. Des prévisions météorologiques détailléesrelativement aux observations quotidiennes de la pression atmosphérique et des vents peuvent être établies avec une précision variable (selon la personne qui fait la prévision!)

Construire des instruments

Construire un hygromètre

Utiliser une punaise pour fixer un indicateur d’humidité sur un morceau de carton, gradué comme l’indique l’illustration ci-dessous. Fixer le bout d’un cheveu humain solide à l’indicateur d’humidité, et l’autre bout du cheveu dans le haut du panneau de carton. Plus le cheveu est fixé près du pivot de l’indicateur, plus grande est l’amplitude du mouvement qu’on peut observer sur l’indicateur lorsque l’humidité change. Les dimensions de l’hygromètre ne sont pas importantes, mais plus le cheveu est long, mieux c’est.

Cliché de transparent

Un hygromètre pour la classe

Le cheveu humain est sensible à la quantité de vapeur d’eau dans l’air. Lorsque l’air devient plus humide, l’élasticité naturelle du cheveu le relâche et le fait allonger.

Inversement, un cheveu sec se contracte et raccourcit.

C’est cette propriété du cheveu qui est utilisée pour construire l’hygromètre de la classe, montré à gauche.

Cet instrument convient à un usage intérieur seulement.

Construire un baromètre

Un baromètre pour la classe

Une boîte de conserve de jus de 2 litres dont on a enlevé le couvercle fait un bon baromètre. On utilise un morceau de ballon en latex qu’on fixe à l’aide d’une bande élastique pour sceller l’air à l’intérieur du contenant.

L’indicateur consiste en deux pailles fixées au centre du couvercle de latex et reposant sur le bord du contenant, comme le montre l’illustration. Entailler l’extrémité d’une paille sur une longueur de 1 à 2 cm et insérer les pailles l’une dans l’autre avant de les fixer ensemble avec du ruban adhésif. Plier en deux une feuille de papier solide et la marquer avec une graduation facilement lisible. Installez la feuille à côté du baromètre de telle sorte que l’indicateur arrive juste à côté du papier, mais sans y toucher.

REMARQUE : Cet instrument est également sensible aux changements de température, en plus de la pression. Il est donc recommandé de placer le baromètre dans un endroit où la température est plutôt constante.

Cliché de transparent	Cliché de transparent

Activités

1. Enregistrer quotidiennement les observations sur la pression barométrique relevées deux fois par jour pendant au moins un mois. Indiquer, pour chaque relevé, les conditions météo environnantes.
2. Étalonner le baromètre de la classe en kilopascals en écoutant les bulletins de météo à la radio ou à la télé locales.
3. Étudier comment les masses d’air sont influencées par la haute et la basse pression.
4. Surveiller l’humidité dans la classe. Existe-t-il un lien entre le temps qu’il fait au quotidien, le climat saisonnier et l’humidité de l’air dans la classe? Peux-tu expliquer les régularités que tu observes?

Sur la surface de la Terre, nous vivons au fond d’un océan d’air. Et comme tous les océans, l’océan d’air a des vagues qui roulent à sa surface. Bien sûr, la surface de l’atmosphère n’a pas de limites aussi bien définies que celle de l’océan, mais on peut tout de même observer des vagues.

Cliché de transparent

Lorsque les vagues passent au-dessus de nous, nous pouvons observer leur passage par les changements de pression barométrique à la surface de la Terre.

C’est le passage de ces vagues qui est responsable des changements météorologiques que nous observons chaque jour.

En surveillant attentivement les changements sur un baromètre, on peut faire des prévisions 12 heures à l’avance avec une précision de 90 % pour ce qui est des conditions météorologiques générales.

On dit que « sans l’astronomie, toute civilisation est impossible. »

Le raisonnement qui sous-tend cette déclaration est le suivant :

• La première étape d’évolution après les sociétés de nomades et de chasseurs est de constituer une agriculture organisée.
• L’agriculture organisée nécessite de savoir quand labourer les champs et quand ensemencer.
• Le temps est beaucoup trop variable pour prévoir exactement quand commencera le printemps (ou des événements consécutifs tels que la crue du Nil dans l’Égypte ancienne). Par exemple, si on sème trop tôt, les graines peuvent être détruites par le gel ou emportées par les inondations. Ensemencer trop tard peut empêcher la récolte de mûrir ou de venir à maturité.
• Les événements astronomiques sont utiles pour savoir exactement quand les saisons changent, et ainsi quand ensemencer.

Discuter avec les élèves de la variabilité du temps en rapport avec les saisons.

Liens avec le programme d'études

Liens aux objectifs du programme secondaire au Québec :

Le cours Science physique (milieu physique) est conçu pour aider l’élève à :

1. se familiariser avec certains phénomènes physiques se produisant dans l’environnement et apprendre les propriétés de la matière;
2. acquérir certaines compétences nécessaires aux expériences scientifiques;
3. acquérir certaines attitudes à l’égard de l’approche scientifique telles que le sens critique et le goût de la recherche, de manière à accroître sa prise de conscience des effets de la technologie moderne sur le milieu physique.

Liens aux objectifs du Cadre pancanadien en sciences :

10e année

Domaine du programme – La dynamique des phénomènes météorologiques

Objectifs d’apprentissage

• Décrire et expliquer le transfert de chaleur dans le cycle de l’eau.
• Décrire et expliquer le transfert de chaleur dans l’hydrosphère et l’atmosphère et ses effets sur les courants d’air et d’eau.
• Décrire comment l’hydrosphère et l’atmosphère servent de puits thermique dans le cycle de l’eau.
• Décrire et expliquer les effets du transfert de chaleur dans l’hydrosphère et l’atmosphère sur le développement, l’intensité et le mouvement des phénomènes météorologiques.
• Analyser des données météorologiques d’une période donnée et prévoir les conditions météorologiques à venir à l’aide de méthodologies et de technologies appropriées.

Acquisition d’habiletés

• Compiler et présenter, à la main ou à l’aide d’un ordinateur, des preuves et des données sous divers formats (p. ex., diagrammes, organigrammes, tableaux, graphiques et nuages de points).
• Reconnaître et expliquer les sources d’erreurs et d’incertitude dans la mesure et communiquer ses résultats de façon à reconnaître le degré d’incertitude.
• Produire un énoncé qui aborde le problème ou répond à la question étudiée à la lumière de la relation entre les données et la conclusion.
• Reconnaître de nouvelles questions ou de nouveaux problèmes qui découlent des apprentissages.
• Dégager les questions à examiner qui découlent des problèmes et des enjeux.
• À l’aide de la bibliothèque et des outils de recherche électroniques, recueillir de l’information sur un sujet donné.
• Choisir et intégrer des renseignements provenant de diverses sources (p. ex., documents imprimés ou électroniques) ou de diverses parties d’une même source.
• Élaborer, présenter et défendre une position ou un plan d’action en fonction des constatations.

Objectifs relatifs à la science, à la technologie, à la société et à l’environnement

• Trouver des exemples d’amélioration ou de révision de la connaissance scientifique à la suite de l’invention d’une technologie.
• Analyser les raisons pour lesquelles les activités scientifiques et technologiques peuvent s’exercer par une seule personne ou en groupe.
• Décrire des exemples de contributions canadiennes à la science et à la technologie.
• Établir un lien entre les activités personnelles et divers efforts scientifiques et technologiques et des disciplines scientifiques et des études interdisciplinaires spécifiques.
• Illustrer les efforts de la science pour expliquer les phénomènes naturels.
• Expliquer l’évolution de la connaissance scientifique à mesure que de nouvelles preuves sont apportées.

Webliographie

Le climat canadien

Prévisions météorologiques au Canada
Prévisions météorologiques des cinq prochains jours pour tous les coins du pays.
Environnement Canada

Les instruments météorologiques

Centre canadien de télédétection
Accédez à de l’information sur le programme qui reçoit, traite et archive les données d’observation de la Terre. Renseignez-vous sur les changements climatiques, le développement du Nord et les désastres naturels.
Ressources naturelles Canada

L’importance de la météo

Changement climatique - Gouvernement du Canada
Renseignez-vous sur les questions liées au changement climatique, ses répercussions et les mesures entreprises par le Canada.
Gouvernement du Canada

Comprendre l’Ozone Stratospherique
Apprenez tout sur l’ozone stratosphérique, l’appauvrissement de la couche d’ozone et le rayonnement ultraviolet. Renseignez-vous sur la recherche scientifique dans les régions polaires.
Environnement Canada

Preparé par l'équipe deYES I Can! Science
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