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Chap 2.2 : Le soleil comme source de chaleur pour notre planète
Chap 2.2 : Le soleil comme source de chaleur pour notre planète
Introduction :
Il y a souvent une énorme confusion dans l’esprit des gens entre la météorologie et la climatologie qui sont des domaines différents.
La météorologie est la science qui traite du temps qu’il fait maintenant ou qu’il fera à très court-terme – de l’instant présent jusqu’à quelques jours tout au plus – pour une zone donnée.
La climatologie quant à elle se porte sur une étude plus globale à l’échelle de la planète et sur de longues périodes.
Il y a actuellement un réchauffement climatique. Les scientifiques ont prouvé que ce réchauffement était causé par l’activité humaine (ce thème sera abordé plus précisément en terminale) et notamment par l’émission trop importante de gaz à effet de serre.
Pour aller plus loin !
Pour aller plus loin !
I- Le rayonnement solaire perçue par la Terre
I- Le rayonnement solaire perçue par la Terre
Le Soleil émet des rayonnements dont seule une petite proportion atteint la Terre. Le rayonnement solaire intercepté par une planète dépend de la distance Soleil-planète : plus la planète est loin, plus l’énergie solaire par unité de surface au niveau de la planète est faible. Il dépend aussi du rayon de la planète. Plus une planète est grande, plus elle intercepte les rayons du soleil.
Le Soleil émet ses rayons dans toutes les directions de l’espace. A une distance d du Soleil la puissance totale émise par le Soleil se répartit sur l’ensemble de la sphère fictive située à cette distance d.
La puissance solaire totale interceptée par la Terre correspond donc à la synthèse de toute la puissance reçue par la Terre. Si la Terre était plate alors la puissance solaire reçue par mètre carré (= puissance radiative) serait maximale car les rayons du Soleil arriverait à la verticale.
Mais comme la Terre est une sphère les rayons du Soleil arrivent avec un certain angle par rapport à la perpendiculaire du lieu. L’angle formé par le rayonnement solaire et la perpendiculaire à la surface est appelé l’angle d’incidence. Lorsque l’angle d’incidence augmente (la surface est alors inclinée par rapport aux rayons du Soleil) le flux solaire d’énergie reçue par la surface diminue. Une même quantité d’énergie se répartit alors sur une plus grande surface.
L’angle d’incidence des rayons du Soleil varie selon :
- L’heure de la journée,
Selon l’heure de la journée, le soleil est plus ou moins haut dans le ciel. L’inclinaison des rayons et la surface atteinte changent. A midi, la surface atteinte est minimale, le matin et le soir elle surface augmente. A midi, la surface est minimale donc l’énergie du soleil se répartit sur une surface plus faible. La puissance radiative est maximale à midi
- La latitude
La terre étant presque sphérique, les rayons lumineux arrivent selon la normale à l’équateur et avec une inclinaison de plus en plus grande lorsque’on s’éloigne de l’équateur.
Au pôle, l’angle d’incidence vaut pratiquement 90°.
A l’équateur, l’énergie du soleil s’étale sur une petite surface, la puissance radiative est maximale.
Aux poles, la surface est beaucoup plus grande, la puissance radiative est minimale.
- Et les saisons.
La Terre tourne autour du soleil en une année selon un axe incliné par rapport au plan de l’orbite terrestre. Pour l’hémisphère nord, selon la saison, la surface de la terre est plus ou moins inclinée par rapport aux rayons du soleil. L’angle d’incidence des rayons lumineux est plus faible en été qu’en hiver. La puissance radiative est maximale en été et minimale en hiver.
Correction des exercices :
Pas de correction complète proposée par les élèves à ce jour
II- L’albédo
II- L’albédo
Act 5 partie 1 : Les nuages de l’atmosphère et la surface terrestre réfléchissent une partie du rayonnement solaire. L’albédo est la proportion de lumière renvoyée par un corps qui est éclairée. Selon la nature de la surface terrestre l’albédo sera différent. Par exemple, un sol recouvert de glace ou de neige va réfléchir fortement les rayons du soleil (d’où la nécessité de porter des lunettes de soleil quand vous allez skier). L’albédo sera alors proche de 1 c’est-à-dire que quasiment tous les rayons du soleil vont être réfléchis sur la surface et ne seront pas absorbées. L’albédo moyen sur Terre est de 0.3.
III- Les conséquences du rayonnement solaire sur la planète Terre
III- Les conséquences du rayonnement solaire sur la planète Terre
Act 5 partie 2 : Sous l’effet des rayons du Soleil la Terre se réchauffe. Tout corps chaud émet des rayons infrarouges. La Terre émet donc des rayons IR. L’atmosphère terrestre piège une partie des ces rayons infra-rouges ce qui entraîne un réchauffement de l’atmosphère. Ce phénomène est appelé l’effet de serre. Les principaux gaz à effet de serre sont la vapeur d’eau et le CO2. Sans effet de serre, l’eau ne serait présente sur Terre qu’à l’état de glace.
Vu de l’espace la Terre a un équilibre thermique : la puissance absorbée par la planète provenant du Soleil est égale à la puissance renvoyée par la planète (rayons réfléchis du Soleil + rayonnement IR émis par la Terre).
Au sol, la situation est plus complexe car l’augmentation de l’effet de serre liée aux activités humaines entraîne une augmentation de la température moyenne (il y a plus d’IR retenus par l’atmosphère).
L’effet de serre : pouvoir de capture du rayonnement IR de la Terre
Act 5 bis : la température de notre planète - applications numériques.
Des QCM pour réviser
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