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Un voile sur notre tête. Classe de seconde HYERES (Var ~ France). 9 mai 2012~ Université de Toulon et du Var. Calipso. Lumière réfléchie. Lumière incidente. Sommaire. diffusion. aérosols. Nuage (H 2 O). absorption. pluie. Lumière transmise. v ent / poussières.
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Un voile sur notre tête Classe de seconde HYERES (Var ~ France) 9 mai 2012~ Université de Toulon et du Var
Calipso Lumière réfléchie Lumière incidente Sommaire diffusion aérosols Nuage (H2O) absorption pluie Lumière transmise vent / poussières pollutions Mesures Interprétations
Etude de l’épaisseur d’un milieu absorbant a/On mesure l'absorption de la lumière blanche par un milieu dont on augmente progressivement l'épaisseur. On utilise ici des lames plastiques découpées dans une feuille transparente (pour rétro projecteur), un luxmètre (ou un capteur de lumière) et une source de lumière blanche (polychromatique).
Notre matériel comporte des capteurs de lumières reliés à des interfaces de mesures Nous avons essayé de montrer les interactions entre la lumière et l’atmosphère
0 Nous traçons alors l’intensité lumineuse transmise (I) en fonction du nombres de lames de plastique pour une lumière polychromatique. Nombre de lames de plastique Conclusion : l’intensité lumineuse décroit avec un nombre croissant de lame de plastique.
b/ Sur un rail optique, on aligne, dans l'ordre, de droite à gauche, une lampe avec un diaphragme et avec un filtre de couleur rouge, un cadre porte diapositive, sur lequel on empilera de petits carrés en plastique, découpés dans une feuille pour rétro projecteur. Enfin, on place deux capteurs de lumière, un avant le cadre porte diapositive, l’autre après. Nous savons que lorsqu’une lumière d’intensité I0 passe à travers une solution, une partie de celle-ci est absorbée par le(s) soluté(s). L’intensité I de la lumière transmise est donc inférieure à I0. On définit l’absorbanceA de la solution comme : A = log ( ) • On parle aussi de transmitanceT définie par la relation : • T = c'est-à-dire que A = - log T
Nous traçons alors l’absorbance des lames de plastiques en fonction du nombres de lames de plastique pour une longueur d’onde fixé (rouge). Nbre de lame
Conclusion : nous constatons qu’il y a proportionnalité entre A et le nombre de lame, cette relation ressemble à la loi de Beer-Lambert que nous avons étudié en classe où cette fois-ci les lames étaient remplacées par des solutions de sulfate de nickel (Ni SO4(aq)) à des concentrations différentes (échelle de teinte).
Nuage et diffusion de la lumière Dans une atmosphère calme, transparente, de température constante la lumière se propage aussi en ligne droite. Cependant la lumière rencontre sur son chemin à travers l’atmosphère de nombreuses particules microscopiques qui vont se comporter comme autant de sources lumineuses et qui vont renvoyer la lumière dans toutes les directions et en particulier vers notre œil. On dit qu’il y a diffusion de la lumière.
La lumière transmise diminue très rapidement puis se stabilise à cause de la concentration en lait qui est trop importante. Nous traçons alors l’intensité lumineuse transmise et diffusée en fonction de la masse de lait ajoutée (en gramme). La lumière diffusée diminue moins rapidement à cause du phénomène de réflexion de la lumière. Conclusion : la concentration en lait (nuage) a une influence sur la transmission et la diffusion de la lumière.
interprétationS Mesures
Mesures météorologiques Mercredi 9 mai 2012 Mesures photométriques
Résultats Etude de l’épaisseur optique
Nous choisissons de présenter l’étude du 26 mars 2012. Côté météo Côté photométrie • Nos mesures à 10h05 (GMT) • Belle journée, ciel sans nuage, peu de vent, • température supérieure à 20 °C. Nos mesures à 10h05 (GMT) AOT. Canal Vert. (505 nm) : 0.63 • AOT Canal. Rouge. (625 nm) : 0.35 • Il faut rappeler que le canal vert(505 nm) capte plutôt des aérosols de petites tailles tels que des fumées ou pollutions atmosphériques, alors que le canal rouge (625 nm) capte les aérosols de grande taille tels que les poussières.
Exploitation1Comparaison avec les données d’ PARASOL OC2/LS2 18-km Daily Aerosol Fine Mode Optical Depth at 550nm Hyères (Var) France Nos mesures à 10h05 (GMT) AOT. Canal Vert. (505 nm) : 0.63 • AOT Canal. Rouge. (625 nm) : 0.35
Exploitation2Comparaison avec les données d’ • Nos mesures à 10h05 (GMT) AOT. Canal Vert. (505 nm) : 0.63 • AOT Canal. Rouge. (625nm) : 0.35
Exploitation3Comparaison avec les données d’ • Relevé au Park Hôtel, 16 Avenue de Belgique 83400 HYERES (France)Type : urbain ; Mise en service le : 21-04-2004 ; Altitude : 33 mètres à 10h00 (GMT) • Particules fines de diamètre inférieur à 10 µm (PM10) : 48 g/cm3 ; Ozone :126 g/cm3
Date :26 Mars 2012 Distribution vertical e des nuages et des couches d’aérosols observées par le Lidar de Calipso Présence d’aérosols en altitude Les coordonnées GPS de Maintenon sont : (27 m - Lat. 43.144 - Long. 6.131)
Exploitation5Pollens (Toulon) Quelques pics de pollens en fin de mois de mars spores/m3
Exploitation6Coefficient d’Angström L’exposant d’Ångström (parfois aussi appelé coefficient d’Angström) est le nom de l’exposant dans la formule habituellement utilisée pour décrire la dépendance de l’épaisseur optique (appelée aussi profondeur optique en astrophysique) d’un aérosol (ainsi que son coefficient d’extinction ou d’atténuation) avec la longueur d’onde. = - ln(AO Vert/AO Rouge) / ln (505/625) L’exposant d’Ångström est inversement lié à la taille moyenne des particules de l’aérosol : plus les particules sont petites, plus l’exposant est élevé. Par conséquent, l’exposant d’Ångström est une quantité utile pour estimer la taille des particules des aérosols atmosphériques ou des nuages, ainsi que la dépendance à la longueur d’onde des propriétés optiques des aérosols et nuages.
Conclusion Nous pouvons conclure que pour le 26 mars 2012, grâce au canal vert, nous avons des particules de type pollution atmosphérique(ozone, dioxyde de soufre, dioxyde d’azote, …) et grâce au canal rouge, nous avons des poussières type pollens naturels et des aérosols. Nos mesures sont cohérentes, plusieurs organismes scientifiques confirment l’ordre de grandeur de nos mesures mais : Les aérosols peuvent affecter la météorologie et le climat. Ils ont des propriétés complexes. Selon leurs formes, leurs tailles et leurs compositions, ils peuvent refléter la lumière du soleil à l'espace et refroidir l'atmosphère, ils peuvent également absorber la lumière du soleil et réchauffer l'atmosphère.
