Définition
Puissance Solaire
Quantité d'énergie émise par le Soleil sous forme de rayonnement électromagnétique.
Albédo
Fraction de la lumière reçue par un corps qui est réfléchie sans être absorbée.
Effet de Serre
Phénomène par lequel l'atmosphère terrestre capture une partie du rayonnement thermique émis par la surface de la Terre.
Rayonnement Électromagnétique
Propagation d'énergie dans l'espace sous forme d'ondes électromagnétiques.
Calcul de la proportion de la puissance solaire atteignant la Terre.
La proportion de la puissance solaire qui atteint la Terre est déterminée par l'aire du disque terrestre perpendiculaire aux rayons du Soleil par rapport à la surface totale de la sphère centrée sur le Soleil à la distance de la Terre. La puissance solaire totale (appelée constante solaire) est de l'ordre de 1361 W/m² à la distance de la Terre. Cependant, comme la Terre est une sphère, seule l'aire d'un disque de rayon égal à celui de la Terre est effectivement exposée directement au Soleil.
Pour calculer cette proportion, nous utilisons la formule :
Proportion atteignant la Terre = (π * RTerre²) / (4 * π * DTerre²)
où RTerre est le rayon de la Terre et DTerre est la distance de la Terre au Soleil.Détermination de la puissance reçue par la surface terrestre.
Le flux d'énergie qui atteint la surface de la Terre est également modulé par l'albédo, qui est en moyenne de 0,3 pour la Terre. Cela signifie que 30% de l'énergie solaire est réfléchie par l'atmosphère et la surface terrestres, et seulement 70% est absorbée.
Pour calculer la puissance totale reçue par la surface terrestre, on utilise la formule :
Pabsorbée = Constante solaire * Aire disque * (1 - albédo)
Étude de l'absorption atmosphérique selon la longueur d'onde.
L'atmosphère terrestre n'absorbe pas uniformément tous les rayonnements solaires en raison de sa composition en gaz divers. Les gaz comme la vapeur d'eau, le dioxyde de carbone, et l'ozone absorbent des longueurs d'onde spécifiques, créant des bandes d'absorption distinctes.
Un graphique typique montrera que dans le visible, l'atmosphère est relativement transparente, mais dans l'ultraviolet et l'infrarouge, certaines bandes sont nettement absorbées. Par exemple, l'ozone absorbe fortement les UV, tandis que le dioxyde de carbone et la vapeur d'eau absorbent l'infrarouge.
Représentation et explication des rayonnements solaires et terrestres.
Un schéma des échanges radiatifs montrera les rayonnements incidents du Soleil (majoritairement UV et visible) et les émissions terrestres (principalement infrarouge). La Terre, avec son albédo de 0,3, réfléchit une partie de la lumière, tandis qu'une autre partie est absorbée et réémise sous forme de rayonnement infra-rouge. Cet IR est partiellement piégé par les gaz à effet de serre, provoquant l'effet de serre naturel.
L'influence de différents facteurs tels que l'albédo et l'effet de serre sur la température moyenne de la Terre peut être comprise ainsi : un albédo plus élevé réféchirait plus d'énergie, potentiellement refroidissant la planète, tandis qu'un effet de serre plus intense augmenterait les températures en retenant davantage de chaleur.
A retenir :
La proportion de la puissance solaire atteignant la Terre dépend de la géométrie sphérique de la planète et de sa position par rapport au Soleil. L'albédo terrestre influence fortement la quantité de puissance réellement absorbée par la surface terrestre. L'effet de serre, principalement causé par des gaz dans l'atmosphère, modifie la réémission d'énergie par la surface terrestre, ce qui affecte la température moyenne. Les calculs nécessitent une connaissance des principes de proportionnalité, de géométrie, et d'analyse graphique.
