Vous êtes ici : Accueil / Programmes / Enseignement Scientifique

Enseignement scientifique

Mise à jour le 20/06/2020
Par Isabelle Veltz

Niveau  premiere

 

niveau  terminale

                                        

 

Niveau Première  - Enseignement SCIENTIFIQue 

 

Programmes officiels  :  B.O n°1 du 22 janvier 2019

Thèmes  -  Notions du programme Ressources proposées dans ce site

Thème 1 : Une longue histoire de la matière

2 - Des édifices ordonnés : les cristaux

• Un composé de formule chimique donnée peut cristalliser sous différents types de structures qui ont des propriétés macroscopiques différentes.

• Ainsi, les minéraux se caractérisent par leur composition chimique et leur organisation cristalline.

• Une roche est formée de l'association de cristaux d'un même minéral ou de plusieurs minéraux.

• Des structures cristallines existent aussi dans les organismes biologiques (coquilles, squelette, calcul rénal, etc.)

• Dans le cas des solides amorphes, l'empilement d'entités se fait sans ordre géométrique. C'est le cas du verre. Certaines roches volcaniques contiennent du verre, issu de la solidification très rapide d'une lave.

Minéraux et ressources minérales

Les cristaux du vivant : calcite et aragonite de la coquille de mollusques

Thème 2 : Le Soleil, notre source d'énergie

1 - Le rayonnement solaire

• La puissance radiative reçue du Soleil par une surface plane est proportionnelle à l'aire de la surface et dépend de l'angle entre la normale à la surface et la direction du Soleil.

• De ce fait, la puissance solaire reçue par unité de surface terrestre dépend :

- de l'heure (variation diurne);

- du moment de l'année (variation saisonnière);

- de la latitude (zonation climatique).

Alternance Jour - Nuit et Saisons

Comprendre la répartition des zones climatiques à l'aide du logiciel BYOE

Les grandes zones climatiques

Paramètres orbitaux et insolation

3 - Une conversion biologique de l'énergie solaire : la photosynthèse
 

• La photosynthèse permet l’entrée dans la biosphère de matière minérale stockant de l’énergie sous forme chimique.

• À l’échelle des temps géologiques, une partie de la matière organique s’accumule dans les sédiments puis se transforme en donnant des combustibles fossiles : gaz, charbon, pétrole.

Méthane : ressource énergétique ou géohasard ?

Thème 3 : La Terre, un astre singulier

• Au cours de l'histoire des sciences, plusieurs arguments ont été utilisés pour aboutir à la connaissance actuelle de l'âge de la Terre : temps de refroidissement, empilements sédimentaires, évolution biologique, radioactivité.

• L'âge de la Terre aujourd'hui précisément déterminée est de 4,57.109 ans.
Météorites et âge de la Terre

 

 

Niveau  terminale  - Enseignement SCIENTIFIQue 

 

Programmes officiels  :  B.O n°8 du 25 juillet 2019

Thèmes  -  Notions du programme Ressources proposées dans ce site

Thème  1 : Science, climat et société

1 - L'atmosphère terrestre et la vie

• Les premières traces de vie sont datées d’il y a au moins 3,5 milliards d’années. Par leur métabolisme photosynthétique, des cyanobactéries ont produit le dioxygène qui a oxydé, dans l’océan, des espèces chimiques réduites. Le dioxygène s’est accumulé à partir de 2,4 milliards d’années dans l’atmosphère. Sa concentration atmosphérique actuelle a été atteinte il y a 500 millions d’années environ. L'origine du dioxygène
• Le carbone est stocké dans plusieurs réservoirs superficiels : l’atmosphère, les sols, les océans, la biosphère et les roches. Les échanges de carbone entre ces réservoirs sont quantifiés par des flux (tonne/an). Les quantités de carbone dans les différents réservoirs sont constantes lorsque les flux sont équilibrés. L’ensemble de ces échanges constitue le cycle du carbone sur Terre.

Cycle du carbone

Modélisation du cycle du carbone à long terme et impacts climatiques

• Les combustibles fossiles se sont formés à partir du carbone des êtres vivants, il y a plusieurs dizaines à plusieurs centaines de millions d’années. Ils ne se renouvellent pas suffisamment vite pour que les stocks se reconstituent : ces ressources en énergie sont dites non renouvelables.  
2 - La complexité du système climatique

• Un climat est défini par un ensemble de moyennes de grandeurs atmosphériques observées dans une région donnée pendant une période donnée. Ces grandeurs sont principalement la température, la pression, le degré d’hygrométrie, la pluviométrie, la nébulosité, la vitesse et la direction des vents.
[...]
• Le climat de la Terre présente une variabilité naturelle sur différentes échelles de temps. Toutefois, depuis plusieurs centaines de milliers d’années, jamais la concentration du CO2 atmosphérique n’a augmenté aussi rapidement qu’actuellement. s.
[...]
• L'évolution de la température terrestre moyenne résulte de plusieurs effets amplificateurs (rétroactions positives) dont le dégel du permafrost provoquant la libération de GES dans l'atmopshère.

Les climats de la Terre

Comprendre la répartition des zones climatiques à l'aide du logiciel BYOE

Climats aux grandes échelles de temps

Climats et paléoclimats

 

 

Méthane : ressource énergétique ou géohasard ?

• Depuis un siècle et demi, on mesure un réchauffement climatique global (environ +1°C). Celui-ci est la réponse du système climatique à l’augmentation du forçage radiatif (différence entre l'énergie radiative reçue et l'énergie radiative émise) due aux émissions de gaz à effet de serre (GES) dans l’atmosphère : CO2, CH4, N2O et vapeur d’eau principalement.
• Lorsque la concentration des GES augmente, l’atmosphère absorbe davantage le rayonnement thermique infrarouge émis par la surface de la Terre. En retour, il en résulte une augmentation de la puissance radiative reçue par le sol de la part de l’atmosphère.
• Cette puissance additionnelle entraîne une perturbation de l’équilibre radiatif qui existait à l’ère préindustrielle.
• L’énergie supplémentaire associée est essentiellement stockée par les océans, mais également par l’air et les sols, ce qui se traduit par une augmentation de la température moyenne à la surface de la Terre et la montée du niveau des océans.

L'évolution du climat : impacts des GES de 1900 à nos jours

Effet de serre

L'évolution du climat : l'impact des GES de 1900 à nos jours
3 - Le climat du futur
• Les modèles climatiques s’appuient sur :
- la mise en équations des mécanismes essentiels qui agissent sur le système Terre ;
- des méthodes numériques de résolution.
Les résultats des modèles sont évalués par comparaison aux observations in situ et spatiales ainsi qu’à la connaissance des paléoclimats.
• Ces modèles, nombreux et indépendants, réalisent des projections climatiques. Après avoir anticipé les évolutions des dernières décennies, ils estiment les variations climatiques globales et locales à venir sur des décennies ou des siècles.
 
• L’analyse scientifique combinant observations, éléments théoriques et modélisations numériques permet aujourd’hui de conclure que l’augmentation de température moyenne depuis le début de l’ère industrielle est liée à l’activité humaine : CO2 produit par la combustion d’hydrocarbures, la déforestation, la production de ciment ; CH4 produit par les fuites de gaz naturel, la fermentation dans les décharges, certaines activités agricoles.
• Les modèles s’accordent à prévoir, avec une forte probabilité d’occurrence, dans des fourchettes dépendant de la quantité émise de GES :
- une augmentation de 1,5 à 5°C de la température moyenne entre 2017 et la fin du XXIe siècle ;
- une élévation du niveau moyen des océans entre le début du XXIe siècle et 2100 pouvant atteindre le mètre ;
- des modifications des régimes de pluie et des événements climatiques extrêmes ;
- une acidification des océans ;
- un impact majeur sur les écosystèmes terrestres et marins.

 

Méthane : ressource énergétique ou géohasard ?

Quelques conséquences du changement climatique

Evolution de la surface des glaces continentales

Visualiser la fonte des glaces (fichier support de cours) 

4 - Energie, choix de développement et futur climatique

• L’énergie utilisée dans le monde provient d’une diversité de ressources parmi lesquelles les combustibles fossiles dominent.
• La consommation en est très inégalement répartie selon la richesse des pays et des individus.
• La croissance de la consommation globale (doublement dans les 40 dernières années) est directement liée au modèle industriel de production et de consommation des sociétés.

• En moyenne mondiale, cette énergie est utilisée à parts comparables par le secteur industriel, les transports, le secteur de l’habitat et dans une moindre mesure par le secteur agricole.
• Les énergies primaires sont disponibles sous forme de stocks (combustibles fossiles, uranium) et de flux (flux radiatif solaire, flux géothermique, puissance gravitationnelle à l’origine des marées).

 

Les énergies renouvelables, une alternative au réchauffement climatique ?

Géothermie et propriétés thermiques d ela Terre

Etude de 2 ressources géothermiques en France

La géothermie est-elle utilisable dans le Nord-Est de la France ?

L'énergie hydraulique en France et dans le monde

L'énergie éolienne en France et dns le Monde