La fonte de la banquise, des icebergs et des glaciers fait-elle vraiment monter le niveau des océans ?
Difficulté
Facile
Durée
30 minute(s)
Disciplines scientifiques
Science de la terre, Physique
Introduction
Avec le réchauffement climatique, la fonte des glaces s'accélère partout sur la planète. Ce phénomène participe à la montée du niveau des mers et des océans. Mais l'on sait rarement quels types de glaces contribuent à faire monter le niveau des océans. Banquises, glaciers, icebergs ? Quelles sont les différences ? Cette expérience simple permet de mieux comprendre qui est qui, et qui fait quoi en fondant.
- Matériel et outils
Pot de yaourt 
Contenant du bon lait fermenté, nommé yaourt, fréquemment mangé en dessert. Souvent fabriqués en plastique, au lieu de les jeter tout de suite après avoir mangé le contenu, nous pouvons conserver nos pots de yaourt pour réaliser des expériences scientifiques.
Eau 
L'eau est une substance essentielle à la vie. Transparente, sans goût et sans odeur, on la consomme le plus souvent dans son état liquide.
Barquette 
Petit récipient léger et rigide utilisé pour le conditionnement de produits alimentaires.
Ciseaux 
Un paire de ciseaux est un outil comportant deux lames mobiles articulées qui glissent l'une sur l'autre pour trancher les matériaux minces.
Bouteille plastique 
Une bouteille, mais en plastique quoi
Glaçon 
Les propriétés physiques de l'eau font qu'elle est l'une des seules matières qui se dilate en gelant. Ainsi, le volume occupé par un glaçon est plus grand que le volume de la même quantité d'eau à l'état liquide.
Régle 
Au sens matériel, une règle est un instrument de mesure gradué à arêtes rectilignes servant à tracer des traits droits ou à mesurer des longueurs.
Dans le bâtiment, c'est un outil sous la forme d'une planche d'environ 2 m, permettant de tracer des traits droits, vérifier le niveau d'un objet, la règle étant en appui sur l'objet et le niveau étant posé sur la règle, plaquer des plaques à coller contre leur support ou à lisser des chapes de mortier ou de béton.
Une règle est également un dispositif rectiligne utilisé sur des machines automatisées et permettant de mesurer un déplacement linéaire Filtre à café 
Filtre à café
Étape 1 - Réunir le matériel
- 2 pots de yaourt
- 4 glaçons
- 1 filtre à café
- 1 paire de ciseaux ou un cutter
- 1 bouteille en plastique de type eau gazeuse, de forme allongée de préférence, OU un entonnoir
- 1 bouteille en plastique classique
- de l'eau
- 2 petites assiettes ou 2 barquettes
- en option : du colorant alimentaire et un grand verre
Étape 2 - Préparer le matériel
- Fabriquer l’entonnoir en découpant la bouteille d’eau de forme allongée environ 15 cm sous le goulot
- Fabriquer le support pour l’entonnoir en découpant la deuxième bouteille à environ 13 cm sous le goulot. Poser ce support sur une table et vérifier qu’il est bien stable, sinon ajuster la découpe.
- Si le goulot du support n’est pas plus large que celui de l’entonnoir, le découper.
- Installer l’entonnoir sur le support, le goulot vers le bas. Son ouverture doit arriver un peu plus haut que la hauteur d'un pot de yaourt
- Découper un filtre à café pour n'en garder que le bas, sur quelques centimètres, puis le placer dans l'entonnoir fabriqué avec la bouteille.
- Si l'on a du colorant alimentaire, préparer un grand verre d'eau colorée (cela rend simplement l'expérience plus visuelle)
Étape 3 - Lancer l'expérience
- Placer le premier pot de yaourt dans une barquette ou une assiette. Mettre 2 glaçons dans le pot puis le remplir à ras bord avec de l’eau (colorée si possible) en faisant très attention à ne pas le faire déborder
- Placer le deuxième pot de yaourt dans une barquette, le remplir à ras bord avec de l’eau (colorée si possible) en faisant très attention à ne pas le faire déborder.
- Placer délicatement le support et son entonnoir à cheval au dessus du deuxième pot (celui ne contenant aucun glaçon). Le pot ne doit pas toucher les bord du support, et le bout de l’entonnoir doit se situer à quelques centimètres au dessus de la surface de l’eau.
- Placer deux glaçons dans l’entonnoir équipé du filtre
- Observer attentivement la fonte des glaçons et le niveau d’eau dans les deux pots, en faisant attention à ne pas faire bouger les pots ou la table.
Comment ça marche ?
Observations : que voit-on ?
Lorsque les glaçons fondent, le premier pot, qui contenait les deux glaçons, ne déborde pas, alors que le deuxième déborde.
Mise en garde : qu'est-ce qui pourrait faire rater l'expérience ?
Les deux pots doivent être bien remplis à ras-bord. Bien faire attention à ne pas faire bouger la table ou les pots en cours d'expérience, ce qui pourrait faire déborder les pots sans que cela soit lié aux glaçons, et fausser l'interprétation.
Explications
Dans le premier pot, les glaçons ne rajoutent pas d'eau en fondant, puisque l'eau se trouvait déjà dans le pot, sous forme de liquide ou de glace.
Dans le deuxième pot, les glaçons qui fondent dans l’entonnoir rajoutent de l'eau à celle déjà présente. Comme le pot est déjà plein à ras bord, l'eau qui s'y ajoute le fait déborder.
Plus d'explications
La quantité d’eau contenue sous forme liquide et solide (eau + glaçons) dans le premier pot ne change pas. Les glaçons, en fondant, n'ajoutent pas d'eau dans le pot, et ne font pas augmenter le volume d’eau contenu dans le pot. On remarque que les glaçons dépassent un peu au dessus de la surface. La glace occupe un peu moins de place une fois liquide l'eau des glaçons, redevenue liquide, occupe la même place que le celle que les glaçons occupaient sous l'eau.
Dans le second pot, les gouttes d’eau qui s’écoulent des glaçons placés dans l’entonnoir ajoutent un volume d’eau supplémentaire au pot déjà plein à ras bord. Il déborde donc rapidement, puisque le pot ne peut pas contenir plus d'eau.
Applications : dans la vie de tous les jours
La banquise est une étendue de mer gelée, elle se forme lorsque la surface de la mer gèle durant l'hiver polaire. Lorsque le temps se réchauffe, la banquise fond (en partie), mais cette fonte ne produit pas de hausse du niveau de l'eau car, comme dans le premier pot de l'expérience, la banquise est déjà dans l'eau. C’est le même phénomène que l’on peut observer lorsqu’on met des glaçons dans un verre que l’on rempli ensuite à ras bord. Le verre ne déborde pas, même quand tous les glaçons ont fondu.
L’eau douce qui s'accumule sur les continents quand il neige finit par geler en formant des glaciers. Les icebergs sont des morceaux de glaciers qui se sont détachés sous l'effet du vent ou du réchauffement, et sont tombés dans la mer. Au moment où ils tombent, ils ajoutent un volume d'eau gelée dans la mer et font donc monter son niveau.
C'est la fonte des glaciers, situés hors de l’eau, principalement au pôle sud (Antarctique), qui provoque une augmentation du niveau de la mer. Car comme dans le second pot de l'expérience, c'est la fonte de la glace qui n’était pas déjà présente dans la mer qui rajoute de l'eau à la mer. Ce phénomène entraîne une montée du niveau de la mer, provoquée à la fois par l'arrivée d’eau liquide issue de la fonte des glaciers et par la chute d'icebergs dans la mer.
La montée du niveau des océans observée actuellement est due en partie à la fonte des glaces mais aussi à la dilatation de l'eau. En effet lorsque l’eau se réchauffe (sous l’effet du réchauffement climatique notamment) elle occupe un volume plus important.
Le GIEC (Groupe Intergouvernemental d'Experts sur le Climat) estime que le niveau des océans a augmenté en moyenne de 19 centimètres entre 1901 et 2010, et qu'il pourrait encore s'élever de 26 à 82 cm supplémentaires entre les années 2000 et 2100.
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Éléments pédagogiques
Objectifs pédagogiques
- Démontrer que c’est la fonte des glaciers et la formation des icebergs qui participe à la montée du niveau des océans, et non la fonte de la banquise et des icebergs déjà présents dans la mer
- Faire le lien avec le réchauffement climatique, ses origines et ses conséquences, et souligner que la montée du niveau des océans est due à la fois à la fonte des glaciers et à la dilatation causée par le réchauffement des eaux.
Pistes pour animer l'expérience
Il est intéressant de proposer cette expérience dans le cadre d’une animation sur le climat et le réchauffement climatique ou sur les pôles.
De très nombreuses personnes ne connaissent pas la différence entre banquise, icebergs et glaciers, et beaucoup pensent que la fonte de la banquise provoque une montée du niveau des océans. Cette expérience permet de démonter cette idée reçue, et de mieux comprendre quels types de glaces participent à la montée du niveau des océans lorsqu’elles fondent sous l’effet du réchauffement.
L’animateur.trice pourra introduire l’expérience avec un recueil d’idées sur les causes de la montée des océans (l’idée reçue sur la fonte de la banquise sera probablement formulée). Après l’expérience, elle.il pourra conclure par un échange avec le groupe sur les conséquences environnementales, sociales, économiques et climatiques de la fonte des glaces. En effet la fonte de la banquise, si elle ne participe pas à la montée des eaux, accélère le réchauffement, car la glace renvoie une partie des rayons du soleil vers l’atmosphère (ce qui peut faire l’objet d’une autre expérience : banquise et albédo). La banquise constitue également un milieu essentiel pour de très nombreuses espèces et pour les populations qui vivent dans les régions polaires.
L’expérience pourra être complétée par une expérience sur la dilatation, afin de comprendre que fonte des glaces et dilatation de l’eau (deux conséquences du réchauffement climatique) sont l’une et l’autre responsables de la montée du niveau des océans, et que leurs effets s'additionnent.
Sources et ressources
À l'heure où la question environnementale prend beaucoup de place, voici un lien qui traite du réchauffement climatique et de la fonte des glaces.
Lien vers Futura Sciences complet et pas trop complexe sur la montée des eaux en complément :
http://www.futura-sciences.com/planete/questions-reponses/rechauffement-climatique-niveau-mer-monte-945/
Dernière modification 5/10/2020 par user:Maud M..
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