Portfolio DS1 : La grande arche de glace

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Un iceberg : La grande arche de glace
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Observer et comprendre les climats
2 LA GRANDE ARCHE DE GLACE
CCYYCCLLEE 33
HISTOIRE-GÉOGRAPHIE SCIENCES PHYSIQUES SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE TECHNOLOGIE
Programme de cycle 3 : Thème de la matière
À l’école, la météorologie et la climatologie n’apparaissent pas en tant que
disciplines ; cependant l’étude de cette photographie peut s’inscrire tout
naturellement dans l’enseignement scientifique (en CM1 ou CM2). On peut
travailler, dans le domaine de la matière, sur les états de l’eau, et plus
particulièrement sur la solidification de l’eau. L’analyse d’une photographie permet
de développer des compétences en langage oral (exposer ses propositions de
réponses) et en éducation civique quant au respect de la parole d’autrui.
Ce travail permet de rassembler les représentations initiales des enfants et doit
s’inscrire dans une progression des apprentissages et une démarche expérimentale
concernant le sujet. Il peut s’ensuivre une série d’expériences et de comptes
rendus à rédiger sur la solidification puis sur les autres changements d’état
de l’eau.
BIEN VU, BIEN LU
QUESTIONS
© Cnes – S. Lévin
La grande arche de glace
Un iceberg en forme
de pont. C’est la photo
prise lors d’une mission
dans le Haut Arctique
canadien. La glace occupe
la moitié de ce cliché
dominé par l’absence
de couleurs vives, avec,
au premier plan, le gris
sombre de l’océan.
L’oiseau, au centre,
donne une idée de la
grande dimension
de l’iceberg dont environ
un dixième de la masse
totale émerge. Composé
d’eau douce, il flotte
dans l’eau salée de l’océan.
Cette image représente un iceberg photographié lors d’une mission
au Nunavut, dans le Haut Arctique canadien. Cette mission effectuée
par Stéphane Lévin, s’inscrit dans le cadre de la préparation de
l’expédition « Voyageurs des glaces », en partenariat avec le Cnes,
programmée en 2006.
L’explorateur toulousain, déjà aguerri aux milieux les plus hostiles
de notre planète, avait emmené dans son périple arctique six jeunes.
Un voyage en traîneau à chiens le long de la banquise, à la rencontre
des Inuits et dans le but de réaliser des expériences scientifiques en lien
avec les problèmes de réchauffement climatique.
La densité de l’eau salée est supérieure à celle de la glace, ce qui
explique la flottaison de l’iceberg, laissant émerger environ le dixième
de sa masse totale. Ballottée par la houle, la plateforme de glace dérive
au gré des courants vers des zones moins froides. Elle est battue par
les vagues dont les coups de boutoir sculptent et creusent la glace. Ce
long travail d’érosion agrandit les failles et les fissures. La remontée
des températures accentue le phénomène. La glace se fragmente et
l’iceberg se disloque ●
Décrivez cette image ;
comment se nomme ce bloc
de glace ?
Dans quel pays a été prise
cette photographie ?
Pourquoi trouve-t-on
de la glace aux pôles ?
Quelle est la taille et
quelle est la forme de cet
iceberg ?
D’où provient cet iceberg ?
RÉPONSES
Sur la photographie on voit de l’eau, un oiseau,
un bloc de glace, le ciel et les nuages.
Le bloc de glace est appelé « iceberg ». (On peut
chercher sa définition exacte dans le dictionnaire).
On voit aussi des « petits glaçons » qui flottent
au pied de l’iceberg. Il y a beaucoup de luminosité,
le ciel est assez clair.
Dans un pays froid, sur la banquise, au pôle
Nord dans l’océan Arctique ou au pôle Sud dans
l’océan Antarctique. La légende nous précise ici : au
Nunavut (dans le Haut Arctique canadien).
Aux pôles, la température atteint des valeurs
négatives, très souvent importantes, donc bien en dessous de 0 °C. Or à 0 °C, l’eau
liquide se transforme en eau solide (la glace). Ce changement d’état s’appelle
« solidification ».
On devine qu’il est très gros car on peut comparer sa taille à celle de l’oiseau. De
plus, la partie immergée de l’iceberg est, en moyenne, dix fois plus importante que
celle de la partie émergée. On observe un trou dans l’iceberg, sous forme d’arc. De
plus, cet iceberg semble formé de plusieurs couches ; sa surface n’est pas lisse.
Il provient d’un glacier d’où un bloc de glace s’est détaché. Il est ensuite emporté
vers la mer et flotte à la surface de l’eau, où l’érosion et le réchauffement finiront
par le disloquer.
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CYCLE 3 H I S TO I R E - G ÉOGRAPHIE SCIENCES PHYSIQUES SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE TECHNOLOGIE
CYCLE 3 HISTOIRE-GÉOGRAPHIE SCIENCES PHYSIQUES
PHYSIQUES SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE TECHNOLOGIE
Programme de 6e : Thème des grands domaines climatiques et biogéographiques
L’étude de cette photographie peut être insérée dans le programme de sixième, au
cours du premier trimestre. Cette étude peut être aussi étudiée vers la fin de
l’année scolaire, dans le cadre de l’étude des paysages de faible occupation
humaine. Elle permettra de sensibiliser les élèves au milieu polaire et à la
connaissance des océans tout en leur donnant des notions de glaciologie…
Programme de 5e : Thème des changements d’état de l’eau
Cette illustration peut apporter un complément original à la partie classique de la
conservation de la masse et de la non-conservation du volume lors de la
fusion/solidification. Notions à acquérir et contenus : états physiques de la matière ;
changements d’état ; mesure de volumes, de masses ; conservation de la masse lors des
changements d’état et non-conservation du volume ; repérage d’une température, unité.
QUESTIONS
Décrivez la photographie.
Qu’est-ce qu’un iceberg ?
Quelle est l’origine de sa
formation ?
Comment se déplace un
iceberg ?
Combien de temps peut
dériver un iceberg ?
Comment peut-on
expliquer les irrégularités
dans la forme de l’iceberg ?
BIEN VU, BIEN LU
BIEN VU, BIEN LU
RÉPONSES
Une énorme masse blanche (l’oiseau donne
l’échelle), un iceberg, flotte sur l’océan. Une arche
s’est formée sous laquelle on aperçoit plus loin
d’autres icebergs moins volumineux.
Un iceberg est un morceau de glacier (constitué
d’eau douce) tombé dans la mer (eau salée) et parti
à la dérive. Les glaciers glissant jusqu’à l’océan se
trouvent dans les régions polaires, ils descendent
des hauteurs du Groenland, des îles du Spitzberg,
de la terre de Baffin et d’Ellesmere, dans l’hémisphère
nord, et du continent antarctique, dans l’hémisphère
sud.
Parti à la dérive, l’iceberg se déplace au gré des
courants vers des eaux plus chaudes. Sa vitesse de fonte dépend de son volume, de la
vitesse de son déplacement et des température et latitude des océans qu’il parcourt…
Il peut mettre plusieurs années à fondre… Son volume apparent n’est que le dixième
de son volume total, les neuf autres dixièmes sont sous le niveau de la mer.
L’arche peut s’expliquer par une fissure qui a pris naissance sous la ligne de flottaison
et qui s’élargit sous l’effet de la houle, des pressions et mouvements sous-marins, du
rayonnement solaire (relatif) et sans doute de la plus grande friabilité de la glace à cet
endroit. En effet, un iceberg est un morceau de glacier, or un glacier est constitué de
neige, tombée surtout l’hiver, accumulée et tassée année après année. Des conditions
de ces chutes (froid, abondance de neige, réchauffement relatif lors des mois d’été)
dépendent la dureté et la cohérence de la glace. On remarquera que la voûte de glace
est sérieusement fissurée sur la gauche et que cette voûte s’effondrera bientôt. Ce qui
signifie que l’iceberg se divisera en deux morceaux qui basculeront avant de se
rééquilibrer.
Au pied du bloc, il existe des stries qui correspondent à d’anciennes lignes de flottaison.
En effet, la partie supérieure de l’iceberg (à l’air libre) fond plus vite que la partie
inférieure (dans l’eau), donc l’ensemble « remonte » peu à peu au-dessus du niveau zéro
et laisse apparaître ces lignes sculptées par les vagues. Le fait que ces lignes ne soient
pas parallèles démontre aussi que l’iceberg bascule lentement vers la gauche (de la
photo).
QUESTIONS
Citez les deux états
physiques de la matière qui
apparaissent sur la photo.
La banquise, en arrièreplan, est en train de fondre
doucement. Pourquoi ?
La banquise, qui se forme
à la surface de la mer,
est-elle un corps pur ?
La température de fusion
de la banquise est-elle
de 0 °C ?
On prétend que la fonte
des glaces va entraîner
l’augmentation du niveau
des océans. Quelle expérience
réaliser pour vérifier cela ?
RÉPONSES
Il s’agit des états solide (glace) et liquide (mer).
La température de la banquise est suffisante pour
que commence la fusion (la banquise fond).
L’augmentation de la température peut être naturelle
et accentuée par le phénomène du réchauffement
climatique dû aux activités humaines.
Non, la banquise n’est pas un corps pur. Il s’agit
d’un mélange d’eau et de sel : la banquise est de
l’eau salée sous forme solide. Une fois gelée, la
banquise en s’épaississant se sépare de son sel, qu’elle
rejette dans l’eau de mer. L’iceberg est un morceau
d’eau douce gelée qui peut provenir d’un glacier.
Non, la température de fusion de l’eau salée est
différente de celle de l’eau pure. Pour le vérifier,
réalisons une expérience en enfermant au congélateur
(–5 °C à –10 °C) deux bouteilles en plastique : une
d’eau douce et une autre d’eau de mer (ou d’eau salée
de même concentration massique). Au bout de
quelques heures dans le congélateur, on constate que l’eau salée n’est pas totalement
solidifiée, contrairement à l’eau pure.
Lorsque l’eau passe de l’état liquide à l’état solide, son volume augmente. Mais que
se passe-t-il quand on laisse fondre des glaçons dans un récipient déjà rempli d’eau à
ras bord ? Le niveau change-t-il ? Réalisons l’expérience suivante :
– plaçons un cristallisoir dans une grande bassine et remplissons-le, à ras bord, d’un
mélange eau-glaçons ;
– ajoutons délicatement de l’eau chaude dans la bassine qui va réchauffer lentement le
mélange eau-glaçons du cristallisoir (par bain-marie) ;
– observons qu’il n’y a pas de débordement de l’eau hors du cristallisoir lors de la fonte
des glaçons. Donc la fonte de la glace arctique en elle-même ne contribuera pas à la
montée des océans, mais c’est l’augmentation de la température de l’eau (+1 °C au
moins selon les estimations) qui va provoquer la dilatation (c’est-à-dire l’expansion du
volume d’un corps occasionnée par son réchauffement) de l’eau liquide et donc
l’augmentation du niveau de l’océan. Cependant, les glaces terrestres qui fondent et
s’écoulent dans l’océan contribuent également à cette augmentation.
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Programme de 6e : Thème des caractéristiques de l’environnement proche et
répartition des êtres vivants
Parmi les notions à acquérir, les êtres vivants observés ne sont pas répartis au hasard ;
leur répartition dépend des caractéristiques de l’environnement. La répartition peut
aussi dépendre de l’action de l’Homme. Identifier les composantes de l’environnement.
Le peuplement d’un milieu
L’Homme influe sur le peuplement du milieu selon ses choix d’aménagement, ses besoins
alimentaires ou industriels.
Compétence : reconnaître une influence directe ou indirecte de l’activité humaine sur le
peuplement d’un milieu proche.
Gros plan : Les Ours blancs de la baie d’Hudson
Durant l’hiver et le printemps, les Ours blancs (Ursus maritimus) se nourrissent des
phoques qu’ils chassent sur la banquise. En été, la glace fond et ils ne peuvent plus
chasser les phoques, donc les Ours blancs doivent vivre sur les réserves qu’ils ont faites
pendant l’hiver et le printemps.
Les températures au printemps augmentent depuis les vingt dernières années ce qui
provoque la fragmentation de la glace et sa fonte trois semaines plus tôt qu’il y a vingt
ans. On constate que les ours polaires de la baie d’Hudson sont plus légers qu’il y a
vingt ans en fin de printemps. Le nombre de naissances d’Ours blancs diminuerait peutêtre. Cependant, les Ours blancs sont confrontés à d’autres problèmes tels que la pollution
de leur nourriture (liée à l’activité industrielle), l’augmentation de la chasse… Par
ailleurs, ces Ours blancs semblent migrer vers le nord pour retrouver des conditions de
vie qui leur conviennent mieux, ce qui expliquerait la probable diminution de leur
nombre dans la baie d’Hudson.
BIEN VU, BIEN LU
QUESTIONS
Indiquez les éléments
de l’environnement observés
sur la photo.
Regroupez ces éléments
en deux catégories.
Que sont les gaz à effet
de serre ? Recherchez les
hypothèses des scientifiques
concernant la responsabilité
de ces gaz à effet de serre sur
le réchauffement climatique.
Quel peut être l’impact
du réchauffement sur
la Sterne arctique et
les autres êtres vivants ?
RÉPONSES
Les éléments de l’environnement observés sont
l’eau, la glace, un oiseau, des nuages, des roches (au
fond) et l’air.
Deux catégories sont identifiables :
– les êtres vivants : cette catégorie est représentée
par l’oiseau. Cet oiseau pourrait être un Pétrel blanc
ou une Sterne arctique (Sterna paradisea). C’est un
oiseau visible au-dessus des eaux polaires car il
plonge à pic afin de capturer des poissons ou des
crustacés. La Sterne arctique est un grand migrateur.
Vivant en colonies, elle migre des régions polaires
nord où elle se reproduit l’été au bord de l’eau, vers
les régions polaires sud qui lui servent d’habitat
d’hiver ;
– les composantes minérales : eau, glace (eau sous
forme solide), nuage (petites gouttes d’eau en
suspension dans l’air), air, roche.
D’après les scientifiques du Giec (Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution
du climat), le réchauffement climatique est lié à l’activité humaine. Les gaz à effet de
serre, tel le dioxyde de carbone, sont rejetés en grande quantité dans l’atmosphère par
les activités humaines (gaz d’échappement des voitures, gaz rejetés par des usines…).
De ce fait, l’effet de serre sur Terre est plus intense qu’il ne devrait l’être.
Le réchauffement entraîne un changement des conditions de vie, donc il peut modifier
la répartition des êtres vivants. Il peut, ainsi, perturber le cycle migratoire de la Sterne
arctique.
L’Homme a une action indirecte sur le peuplement des Sternes arctiques : la diminution
du nombre de poissons liée à la pollution des eaux et à la pêche abusive met en danger
la survie de ces oiseaux.
Que provoque le réchauffement climatique dans cette région ?
Quelle en est la conséquence pour les ours de la baie d’Hudson ?
En conclusion, quel est l’impact de l’activité humaine sur le peuplement de ces ours
polaires ?
Le réchauffement climatique est à l’origine de la fonte des glaces plus tôt dans
l’année qu’il y a vingt ans.
Cette fonte de la glace diminue le temps et la surface de banquise dont les Ours
blancs disposent pour chasser le phoque. De ce fait ils mangent moins de phoques et sont
donc moins gros (ils n’arrivent pas à faire suffisamment de réserves de graisse), ce qui
pose des problèmes de reproduction car ils sont plus faibles.
L’Homme a une action indirecte sur le peuplement des ours polaires : les gaz à effet
de serre qu’il rejette provoquent un réchauffement climatique à l’origine de la fonte
des glaces donc de la diminution de naissances des ours et de la modification de leur
répartition puisqu’ils migrent du fait de ce réchauffement.
D’autres actions indirectes de l’activité humaine peuvent être envisagées en relation
avec la pollution de la nourriture des ours par exemple.
Par conséquent, quelle que soit la conclusion issue de l’étude plus récente sur ces ours,
une action indirecte de l’activité humaine est responsable des modifications observées.
CONCLUSION
En modifiant son environnement, l’Homme modifie le peuplement du milieu proche.
Par exemple : les gaz à effet de serre tels que le dioxyde de carbone rejetés en
grande quantité dans l’atmosphère par les activités humaines sont en partie
responsables du réchauffement climatique.
Autre exemple : l’Homme a une action indirecte sur le peuplement des sternes
arctiques. La diminution du nombre de poissons liée à la pollution des eaux et à la
pêche abusive mettent en danger la survie des Sternes arctiques qui manquent alors
de nourriture.
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