Utiliser les animations en classe

Fiche pédagogique de l’animation "La structure de l'atmosphère"

Présentation de l'animation "La structure verticale de l'atmosphère"



 

L'animation utilise un point de vue de réalité augmentée pour nous permettre de nous déplacer en altitude au travers de l'atmosphère terrestre. La découverte des différents étages sera accompagnée par la présentation des paramètres physicochimiques à l'origine de cette segmentation.
Le voyage pédagogique permettra de rencontrer successivement les différentes couches de l'atmosphère et en s'arrêtant à chaque étage d'explorer les facteurs spécifiques ou de répondre à des questions (La température de l'atmosphère diminue avec l'altitude  – Formation  des nuages  – Augmentation de température dans la stratosphère – Les mécanismes de production de température dans la thermosphère).
Le fil conducteur est basé sur la mesure en continu de la température et de la pression, ces variations observées par l'élève doivent déclencher un processus de recherche d'explication et d'appropriation des explications scientifiques. Des commentaires permettent aussi de faire un lien entre les conditions du milieu et les possibilités de vie. 

 

Textes de référence
 

SVT Cycle 4 : Bulletin Officiel spécial n°11 du 26 novembre 2015

La planète Terre, l'environnement et l'action humaine :

Expliquer quelques phénomènes météorologiques et climatiques.

- Météorologie ; dynamique des masses d'air et des masses d'eau ; vents et courants océaniques. 

 

SVT seconde : Bulletin officiel spécial n°4 du 29 avril 2010

Thème 1 – La Terre dans l'Univers, la vie et l'évolution du vivant : une planète habitée
« La Terre est une planète rocheuse du système solaire. Les conditions physico-chimiques qui y règnent permettent l'existence d'eau liquide et d'une atmosphère compatible avec la vie. »
Thème 2 Enjeux planétaires contemporains : énergie, sol
« L'augmentation rapide, d'origine humaine de la concentration du dioxyde de carbone dans l'atmosphère interfère avec le cycle naturel du carbone. »

Enseignements d'exploration

Sciences et laboratoire : arrêté du 8 avril 2010, BO spécial n°4 du 29 avril 2010

Thème : Atmosphère terrestre
Méthodes et pratiques scientifiques - arrêté du 8 avril 2010, BO spécial n°4 du 29 avril 2010
Thème : Science et prévention des risques d'origine humaine - Protection de l'environnement (Qualité de l'air, de l'eau, seuils d'acceptabilité - Gestion des déchets - Pollutions - Effet de serre - Réchauffement de la planète)

Spécialité SVT terminale S : Bulletin Officiel spécial n°8 du 13 octobre 2011, annexe

Thème 2 : enjeux planétaires contemporains :

Atmosphère, hydrosphère, climats : du passé à l'avenir

 

Découpage de l'animation
 

Introduction : Depuis l'espace nous traversons rapidement  l'atmosphère pour nous positionner au niveau du sol, une voix off nous informe des caractéristiques de base de l'atmosphère (99% de la masse de l'atmosphère se situe entre 0 et 30 km du sol et 50% de la masse est concentrée en-dessous de 5 500 m). On peut choisir de passer cette introduction.

L'ascension grâce à un levier va nous permettre de s'élever et de découvrir la structure de l'atmosphère.

De 0 à 4000 m : Présentation des variations de pression (baisse) et de température (baisse). La vie est toujours possible. L'ascension nous donne accès à un premier dossier – Pourquoi la température baisse avec l'altitude ?

4000 à 5000 m : Passage dans le cœur de la troposphère : La traversée des nuages permet de nous poser la question à laquelle répond le second dossier – Comment se forment les nuages ?

8 000 à 11 000 m : Les conditions deviennent difficiles pour la vie (température de – 50°C et dioxygène très rare). L'ozone apparaît.

11 000 m à 50 000 m : Lors du passage dans la stratosphère, on observe une augmentation de la température. Le rôle de l'ozone troposphérique est présenté dans le troisième dossier - Mais pourquoi la température remonte-t-elle ?

50 000 à  85 000 m : Passage dans la mésosphère avec à nouveau une baisse, rapide, de température. Le ciel est devenu très sombre. C'est la zone où on peut observer des météorites et des astéroïdes.

Après 85 000 m : Passage dans la thermosphère où le réchauffement est expliqué par le quatrième dossier – Pourquoi la température augmente-t-elle dans la thermosphère ?

36 000 km : L'animation se conclue par un satellite géostationnaire circulant dans un ciel étoilé.

L'ascension ayant été faite complètement on a accès à toutes les étapes et dossier en cliquant sur le graphique présentant la structuration verticale de l'atmosphère.

Remarque : le vocabulaire et les notions assez complexes présentés dans les trois derniers dossiers sont plus adaptés à un public lycéen que collégien.

Suggestions d'exploitation pédagogique en classe

Classe concernée : SVT Seconde : Thème 1 – Les conditions de la vie : une particularité de la Terre ?

Organisation : Binôme de TP avec 1 poste de travail ayant accès à internet (ou avec l'animation enregistrée) avec un casque pour l'écoute des commentaires ou lecture des textes écrits  en cliquant sur l'icône destinée aux malentendants. Logiciel « Tableur » dans le cas d'un tracé sur tableur/grapheur, sinon feuilles graduées pour un tracé papier.

Compétences : Construction de deux graphiques simples (pression en fonction de l'altitude et température en fonction de l'altitude) ou d'un graphique double (pression et température en fonction de l'altitude).
Utilisation d'un tableur/grapheur en lien avec le b2i
 

Domaine 3 . Créer, produite, traiter exploiter des données.

Questions : (au choix en fonction de la problématique générale)

·                 Pourquoi peut-on parler de structuration verticale de l'atmosphère ?

·                 Quels sont les facteurs caractéristiques de l'atmosphère et leurs variations ?

Activité : A partir de données de l'animation, compléter le tableau et construire un graphique indiquant la valeur de la pression et de la température en fonction de l'altitude.
Remarque : En fonction de la classe, on peut réaliser un graphique pour la température et un autre pour la pression sur feuille ou sur tableur. Le plus complexe étant de représenter les deux courbes sur un même graphique à partir d'un tableur.

·                 Compléter le tableau en s'aidant des données (textes, figures) pour définir les caractéristiques de l'atmosphère.

Nom de la couche

Température

Pression

Sens de l'évolution

Epaisseur

Vie possible

Caractéristiques

Troposphère

 

 

 

 

 

 

Stratosphère

 

 

 

 

 

 

Mésosphère

 

 

 

 

 

 

Thermosphère

 

 

 

 

 

 

  • En prenant les données de l'animation, tracer les courbes de la pression et de la température en fonction de l'altitude. (voir fichier Excel «  activité_seconde_atmosphère  » et «  valeurs_atmos  » pour les valeurs)

                       Remarque : On peut faire ce travail uniquement sur les deux premières enveloppes (stratosphère +  troposphère). En effet les valeurs pour la thermosphère sont peu précises.

(Cliquez sur les images pour les agrandir.)

 

 

Classe concernée : Physique – quatrième - De l'air qui nous entoure à la molécule – Suggestion n°1

Organisation : Classe entière avec vidéoprojecteur pour présenter l'animation comme un voyage à la découverte de l'atmosphère terrestre et/ou Tableau numérique interactif pour annoter les différentes étapes et surligner les mots importants.

Question :

  • De quoi est composée l'atmosphère ?

Activité : A partir de l'observation de l'animation, identifier la composition de l'atmosphère et repérer la nature et la localisation des conditions favorables à la vie.

Classe concernée : Physique – quatrième - De l'air qui nous entoure à la molécule – Suggestion n°2

Organisation : Binôme de TP avec 1 poste de travail ayant accès à internet (ou avec l'animation téléchargée puis enregistrée) avec un casque pour l'écoute des commentaires ou lecture des textes écrits en cliquant sur l'icône destinée aux malentendants. Logiciel « Tableur » dans le cas d'un tracé sur tableur/grapheur, sinon feuilles graduées pour un tracé papier

Compétences : Construction d'un graphique simple (température en fonction de l'altitude). Rechercher, extraire, et organiser l'information utile.

Question :

  • Comment varie la température dans les différentes couches de l'atmosphère ?

Activité : Il est souhaitable de présenter en classe entière au préalable les différentes fonctionnalités de l'animation.
A partir des données observées dans l'animation, donner le sens de variation de la température en fonction de l'altitude.

Réponse attendue : Dans la troposphère la température diminue jusqu'à la valeur de -56°C, puis lorsqu'on s'élève encore dans la stratosphère, la température commence par stagner puis elle augmente jusqu'à un maximum de 0°C . Dans la mésosphère la température diminue pour atteindre la température limite de – 90°C Puis enfin la température augmente dans la thermosphère.

Remarque : Les élèves peuvent utiliser deux sources d'information différentes et complémentaires : L'écran de contrôle pour obtenir la pression, la température ainsi que la teneur en ozone à chaque altitude et le graphique récapitulatif pour répondre directement à la question à la fin du voyage. Ce dernier est plus difficile à lire par des élèves de quatrième.
L'étude pourrait se faire de la même manière sur la pression, mais l'échelle présente sur le graphique n'est pas linéaire, ce qui complique beaucoup la lecture et la pression mesurée sur l'écran de contrôle est nulle à partir de 65 km.

 

Ressources complémentaires

Bibliographie
Pour les élèves :
Atmosphère : quel effet de serre ! V. Masson-Delmotte – 2009 Editions le Pommier
Pour l'enseignant
« Physique et chimie de l'atmosphère » R. Delmas , G. Mégie , , V.t-Henri Peuch – 2005 Belin
« Atmosphère, océan et climat » R. Delmas , S. Chauzy , J-M. Verstraete , H. Ferré – 2007 Belin
« Climatologie et paléoclimatologie » A. Foucault – 2009 Dunod
Sitographie
Le dossier thématique observer et mesurer l'atmosphère.
 

La Fédération ATMO représente l'ensemble des 38 associations, agréées pour la surveillance de la qualité de l'air (AASQA).
http://www.atmo-france.org/fr/index.php