1) Le mécanisme de l'effet de serre :

Le mécanisme d'effet de serre est un mécanisme naturel. En piégeant une partie des rayons …………………………………………, il permet à la Terre d'avoir une température moyenne de 15°C et non de –18°C si celui-ci n 'opérait pas. 

Qu'est-ce que l'effet de serre par c'est pas sorcier. (0 min 41) 

Une partie de l'énergie solaire qui parvient au sol réchauffe la surface de la Terre et se transforme en rayons infrarouges (chaleur) qui repartent dans l’atmosphère. Comme les vitres d'une serre (d'où le nom donné à ce mécanisme), des gaz présents dans l'atmosphère empêchent une partie de ces rayons infrarouges de repartir vers l’espace, ce qui tend à réchauffer l’atmosphère et la surface de la Terre. Ainsi, sans effet de serre, la température moyenne à la surface de la Terre serait de -18 °C et peu d'eau serait sous forme liquide. Cet effet a donc une influence bénéfique puisqu'il permet à notre planète d'avoir une température moyenne d’environ 15° C. Les deux tiers de l'énergie en provenance du soleil sont absorbés par l'atmosphère, les sols et l'océan. Le tiers restant est directement réfléchi vers l'espace par les nuages, les aérosols, l'atmosphère et la surface terrestre. Atmosphère et surface terrestre émettent en retour un rayonnement infrarouge que les nuages et les gaz à effet de serre (vapeur d'eau, dioxyde de carbone, ozone et méthane pour les plus importants) absorbent et réémettent en grande partie vers le sol. Les gaz à effet de serre ont en effet la particularité d'être pratiquement transparents au rayonnement solaire et opaques au rayonnement infrarouge émis par la terre. L'énergie est piégée. 

2) Expérience :

Matériel : 2 bols, de l’eau, une pellicule plastique, de la lumière vive ou la lumière du soleil, un thermomètre.

Protocole expérimental :

Remplissez les deux bols d’une quantité égale d’eau. Mesurez la température de l’eau dans chaque bol. Consignez la température sur un papier. Couvrez l’un des bols avec une pellicule plastique. Placez les deux bols sous une source de lumière vive ou au soleil. Mesurer à nouveau la température dans chaque bol.

Résultat : La pellicule plastique agit comme le dioxyde de carbone dans l’atmosphère, emprisonnant une grande partie de l’énergie thermique qui, autrement, s’échapperait. L’énergie thermique de l’air (un gaz) est ensuite transférée à l’eau (un liquide), ce qui réchauffe l’eau.

La Terre absorbe une partie de l’énergie qu’elle reçoit du soleil et la partie restante est retournée par radiation dans l’espace. Cependant, certains gaz présents dans l’atmosphère, appelés gaz à effet de serre, absorbent une partie de l’énergie provenant de la Terre et l’emprisonnent. Ces gaz agissent comme une couverture, rendant la surface de la Terre plus chaude qu’elle ne le serait autrement. Bien que l’effet de serre survienne naturellement, rendant la vie possible sur Terre, l’activité humaine du dernier siècle a augmenté considérablement la quantité de gaz à effet de serre dans l’atmosphère, piégeant davantage de chaleur dans l’atmosphère et modifiant la température de la Terre.

La hausse de la quantité de dioxyde de carbone dans notre atmosphère pourrait augmenter la température de la Terre de quelques degrés Celsius, ce qui est suffisant pour occasionner des changements importants touchant les calottes polaires, la vie végétale et animale et les systèmes météorologiques. Si les vastes calottes polaires qui recouvrent les pôles Sud et Nord fondaient, même un peu, cela libérerait de grandes quantités d’eau dans les océans. La hausse du niveau d’eau aurait de graves répercussions sur les populations côtières, les plantes, les animaux et la topographie.

Depuis un siècle, cet effet de serre anthropique (d’origine humaine) est la cause d’une augmentation de près de 1°C de la température.

A voir L’effet de serre : expérience par Eurêka les sciences à la maison (4 min 20)  ici 

3) Les principaux gaz à effet de serre :

L’effet de serre : c’est quoi ? par Carbone Scol’Ere (2 min 54) ici https://www.youtube.com/watch?v=g21fiXIR47g

Il existe un grand nombre de gaz à effet de serre naturellement présents dans l'atmosphère mais dont la concentration varie du fait des activités humaines. Leurs impacts sur le climat dépendent de leur capacité à absorber et émettre du rayonnement infrarouge, de leur concentration dans l'atmosphère et de leur durée de vie.

Les principaux gaz à effets de serre sont :

 La vapeur d’eau H2O est responsable à elle seule de la grande majorité de l'effet de serre naturel. Elle a également un effet de rétroaction important sur le changement climatique : lorsque la température augmente, 

l'évaporation augmente et la quantité de vapeur d'eau relâchée dans l'atmosphère aussi, accélérant encore le réchauffement.

 dioxyde de carbone CO2 dont la concentration peut augmenter du fait de processus naturels comme les éruptions volcaniques et les feux de forêts ou de brousse. Mais ce sont les activités humaines avec l'utilisation de carbone fossile (pétrole, gaz naturel et charbon notamment pour l'industrie, le chauffage et les transports), ou encore la fabrication du ciment et les changements d'occupation des sols, qui sont responsables de l'essentiel de l'augmentation de sa concentration depuis 1750.

 méthane CH4 est un gaz à effet de serre bien plus puissant que le CO2, mais moins concentré. Il est souvent lié aux processus de fermentation (marécages, décharges, digestion des ruminants, etc.). L'agriculture intensive est ainsi l'un des responsables de l'augmentation des concentrations de méthane dans l'atmosphère au cours des derniers siècles.

 protoxyde d’azote (gaz hilarant) N2O est dégagé par la déforestation et le feu qui y est associé, la combustion de la biomasse, l'intensification des processus de nitrification et dénitrification du sol dans des zones humides par intermittence, l'application d'engrais azotés et l'utilisation des combustibles fossiles.

 L’ozone O3 est naturellement présent dans la stratosphère (à une altitude de 10-15 km) : il protège la planète contre les dangereux rayons UV. L'affaiblissement des concentrations en ozone stratosphérique (le célèbre “trou dans la couche d'ozone”) est provoqué par des substances produites par l'homme et qui désintègrent l'ozone à ces altitudes, comme par exemple un certain nombre de composés fluorés (ex. les gaz propulseurs dans les aérosols).

 hexafluorure de soufre SF6 est utilisé comme gaz isolant dans les postes sous enveloppe métallique (PSEM), comme isolant et moyen de refroidissement dans les transformateurs de puissance et comme isolant et moyen d’extinction dans les interrupteurs haute et moyenne tension. Toutes ces applications sont des systèmes fermés, très sûrs et idéalement sans possibilité de fuite. La molécule de SF6 est hautement réfléchissante et contribue à l’effet de serre, mais sa concentration est extrêmement faible. 

Et plus encore .....

Pourquoi les objets émettent-ils des GES ? par Carbone Scol’Ere (2 min 37) https://www.youtube.com/watch?v=O2W8CByG3YU

4) Le bilan thermique de la terre :

Le bilan thermique de la terre expliqué par bright blue (8 min49) https://www.youtube.com/watch?v=34oua7cIcso