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Points clés
Pour bien comprendre Notions de longueur d’onde du rayonnement et de spectre visible. 1. La réception et la diffusion du rayonnement solaire par la Terre Le rayonnement solaire reçu par la Terre constitue sa source d’énergie. La Terre émet elle aussi un rayonnement, en direction de l’espace. Les conditions du développement et du maintien de la vie sur Terre sont directement liées au bilan radiatif terrestre qui fait la balance entre puissance radiative reçue et puissance radiative émise. a. Quelques rappels Le rayonnement électromagnétique La lumière, les infrarouges, les ultraviolets et les rayons X font partie du rayonnement électromagnétique. Chaque radiation est caractérisée par une grandeur dont la valeur lui est propre : la longueur d’onde notée λ et exprimée en mètre (m). Chaque rayonnement électromagnétique appartient à un domaine de longueur d’onde. Spectre des ondes électromagnétiques
Remarque Le disque et la sphère Le disque est une figure du plan caractérisée par son centre et son rayon R : il est composé de l’ensemble des points du plan situés à une distance du
centre inférieure ou égale à R. Disque et sphère de rayon R On définit les surfaces S de chacun de ces objets par la valeur de leur aire. Les surfaces ont pour unité le mètre carré (m2) et les rayons ont pour unité le mètre (m). b. La puissance radiative solaire reçue par la Terre Définition de la puissance radiative solaire PRS La surface du Soleil émet un rayonnement électromagnétique dans toutes les directions de l’espace et de manière homogène (aucune direction n’est privilégiée). Ce rayonnement électromagnétique porte de l’énergie répartie sur une sphère, dont le centre est le centre du Soleil. Répartition de l'énergie solaire sur une sphère On définit la puissance radiative solaire PRS comme l’énergie solaire émise par unité de temps. La puissance a pour unité le watt (W) et l’énergie a pour unité le joule (J). Calcul de la proportion de puissance radiative solaire reçue par la Terre Considérons la Terre, dont le centre est placé à une distance R de celui du Soleil. Calculons la proportion de la puissance radiative solaire qui atteint la Terre.
La puissance radiative reçue par la Terre est collectée sur une surface égale à celle du disque terrestre, de rayon RT: S = π × RT2 Surface terrestre collectant la puissance solaire La puissance radiative solaire reçue par la Terre est égale à :
La proportion de puissance solaire reçue par la Terre est égale à :
La proportion de la puissance totale émise par le Soleil et atteignant la Terre est déterminée par son rayon et sa distance au Soleil. Application Le rayon de la Terre et la distance
Terre-Soleil sont égaux à :
La puissance radiative solaire est égale à : PRS = 3,8651×1026 W.
Remarque c. La diffusion du rayonnement solaire reçu par la Terre Une partie du rayonnement solaire reçu par la Terre est réfléchi par l’atmosphère terrestre et par la surface terrestre. Ces parties réfléchies sont renvoyées dans l’espace. Absorption et réflexion du rayonnement solaire La définition de l’albédo L’albédo est égal au rapport de la puissance du rayonnement réfléchi sur la puissance du rayonnement solaire reçu.
Il n’a pas d’unité (car il s’agit du rapport entre deux puissances qui ont la même unité) et peut aussi s’exprimer en pourcentage : 0 = 0 % et 1 = 100 %. Les valeurs de l’albédo L’albédo moyen terrestre est égal à environ 0,30, ce qui signifie que 30 % de la puissance solaire reçue est réfléchie vers l’espace.
La puissance solaire reçue par la Terre est quantifiée par l’albédo terrestre moyen. Une fraction de cette puissance est diffusée par la Terre vers l’espace, le reste est absorbé par l’atmosphère, les continents et les océans. 2. Le bilan de puissance terrestre La surface terrestre reçoit une certaine puissance radiative en provenance du Soleil, en réfléchit une partie et émet un rayonnement qui lui est propre.
Ce rayonnement émis est lui-même en partie absorbé par l’atmosphère et en partie renvoyé (par l’atmosphère) vers la surface de la Terre. a. L'émission d'un rayonnement infrarouge par la surface de la Terre La surface de la Terre émet un rayonnement électromagnétique infrarouge dont les longueurs d’onde sont de l’ordre de 10 micromètres. Ce
rayonnement émis est en partie absorbé par l’atmosphère et en partie envoyé dans l’espace. La puissance moyenne émise par unité de surface est environ égale à 390 W·m–2. Une fraction égale à 350 W·m–2 est absorbée par l’atmosphère et l’autre, égale à 40 W·m–2, est envoyée dans l’espace. Devenir du rayonnement infrarouge émis par la Terre b. L'absorption sélective et l'émission d'un rayonnement infrarouge par l'atmosphère
Devenir du rayonnement infrarouge émis par l’atmosphère terrestre c. La température de la Terre et l'effet de serre La surface de la Terre émet et absorbe des rayonnements.
On peut effectuer un bilan des diverses puissances émises et reçues au niveau de la surface de la Terre :
On constate que la somme des puissances reçues (168 + 222 = 390 W·m–2) est égale à la puissance émise (390 W·m–2). La Terre est en équilibre dynamique car elle reçoit autant de puissance par unité de surface qu’elle en perd. Échanges d’énergie pour le système Terre-atmosphère Par conséquent, la température de la surface de la Terre est constante au cours du temps. L’effet de serre est le phénomène qui a permis une température clémente sur Terre, propice à l’éclosion de la vie et à son développement. Le problème est que cet effet est renforcé par le rejet en quantités importantes de gaz à effet de serre, du fait de l’activité humaine. Par conséquent, la température moyenne du globe augmente, ce qui a des conséquences dramatiques : montée du niveau de la mer, sécheresses, phénomènes climatiques violents (typhons, ouragans, tempêtes…). Vous avez déjà mis une note à ce cours. Découvrez les autres cours offerts par Maxicours ! Découvrez Maxicours Comment as-tu trouvé ce cours ? Évalue ce cours ! Quelle type de rayonnement émet la Terre ?Le sol émet un rayonnement thermique (390 W.m-2) qui est partiellement absorbé par l'atmosphère (350 W.m-2) ; le restant (40 W.m-2) part dans l'espace. Un transfert thermique non radiatif se produit entre le sol et l'atmosphère (102 W.m-2).
Quels sont les principaux types de rayonnements émis par le Soleil ?Le rayonnement solaire est principalement composé de cinq rayonnements différents :. Les infrarouges.. La lumière visible.. Les ultraviolets.. Les rayons X.. Les rayons gamma.. Quels types de rayons sont absorbés par l'atmosphère terrestre ?Rayonnement solaire, infrarouge, ultraviolet, absorption, spectre. voisine de 10 µm) dont la puissance par unité de surface augmente avec la température. infrarouge vers le sol et vers l'espace (effet de serre).
Comment s'appelle les rayons du Soleil ?Soleil et rayonnement
Cette énergie, aussi appelée « spectre électromagnétique », se présente sous forme d'ondes radio, de micro-ondes, de rayonnement infrarouge, de lumière visible, de rayons ultraviolets, de rayons X et de rayonnement gamma.
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