Quel paramètre influence le plus la puissance reçue par une planète ?

Q: Quels sont les paramètres déterminant la puissance solaire reçue par la Terre ?

Lessentiel de la puissance reçue par la Terre provient du Soleil. Celui-ci émet son rayonnement dans toutes les directions et une infime partie atteint la Terre. La proportion de la puissance totale émise par le Soleil et atteignant la Terre est déterminée par le rayon de celle-ci et sa distance au Soleil.

Q: Quels paramètres font varier la quantité dénergie solaire reçue sur Terre ?

La quantité dénergie reçue diminue avec léloignement au Soleil. Pour une planète comme la Terre, sa forme et linclinaison de son axe de rotation par rapport au plan de révolution autour du Soleil (plan de lécliptique), font varier la quantité dénergie reçue par unité de surface au sol.

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Quels sont les paramètres déterminant la puissance solaire reçue par la Terre ?
Quels paramètres font varier la puissance totale du rayonnement solaire ?
Quels paramètres font varier la quantité d'énergie solaire reçue sur Terre ?
Quelle est la puissance solaire reçue par la Terre ?

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L'albédo : un paramètre très important pour le climat

P.86

La proportion de la puissance radiative provenant du Soleil interceptée par la Terre est extrêmement faible. Elle n’absorbe pas l’intégralité du rayonnement reçu.

➜ Que devient la puissance solaire interceptée par la Terre ? En quoi cela influe-t-il sur le climat ?

Ce que j’ai déjà vu

La notion de puissance
Le phénomène de réflexion des ondes lumineuses

Un volcan dans l'histoire

En 1783, le volcan Laki entre en éruption. Celle-ci provoque le déversement dans l’atmosphère d’énormes quantités de gaz et de cendres volcaniques. Rapidement, les gaz se propagent dans une partie importante de l’hémisphère nord avant de rejoindre la haute atmosphère dont la composition se trouve modifiée. L’augmentation de la réflexion du rayonnement solaire reçu dans la haute atmosphère a pour conséquence directe une diminution des températures : l’hiver 1784 est extrêmement rude sur l’ensemble de l’Europe. Les conséquences sont dramatiques : très mauvaises récoltes, inondations et augmentation de la mortalité. Certains affirment que l’éruption du Laki est un des éléments ayant indirectement favorisé les insurrections de la Révolution française en 1789.

Définition de l'albédo

L’albédo est une grandeur physique sans unité. Compris entre 0 et 1, il caractérise l’aptitude d’une surface (solide, liquide ou gazeuse) à réfléchir le rayonnement qui lui parvient. Si l’on note la puissance lumineuse incidente (arrivant sur la surface) et la puissance réfléchie (par la surface), l’albédo, noté , est défini par
Une surface d’albédo égal à 0 absorbe l’intégralité de la puissance lumineuse qu’elle reçoit. À l’inverse, une surface d’albédo égal à 1 en réfléchit l’intégralité. Les rayons lumineux provenant du Soleil et interceptés par la Terre sont donc en partie réfléchis vers l’espace, du fait de son albédo non nul. L’albédo de la Terre peut se décomposer en deux parties :

❯ l’albédo de l’atmosphère et des nuages, égal à 0,25 en moyenne ;
❯ l’albédo de la surface terrestre, dont la valeur varie selon la surface (océan, forêt, glace, etc.).

Variations de l'albédo

Surface	Albédo
Océan	0,05-0,10
Désert	0,25-0,40
Glace	0,60
Neige fraîche	0,90

Travaux pratiques : mesure de l'albédo

Matériel :

❯ Une lampe de bureau ;
❯ Un porte tube ;
❯ Des tubes à essai ;
❯ Du papier aluminium ;
❯ Du papier noir ;
❯ Du papier blanc ;
❯ Du ruban adhésif ;
❯ De l’eau ;
❯ Un thermomètre.

Protocole permettant de mesurer l'albédo de différentes surfaces en classe :

❯ Entourer les tubes à essai avec les différents papiers à disposition. Si le papier aluminium possède deux faces différentes (une face polie et une face dépolie), réaliser deux tubes différents ;
❯ Remplir les tubes d’eau et les placer dans le porte tube ;
❯ Mesurer et noter la température de chaque tube ;
❯ Éclairer les tubes à une quinzaine de centimètres à l’aide de la lampe. Essayer d’éclairer uniformément les tubes ;
❯ Attendre 5 à 10 minutes ;
❯ Mesurer à nouveau la température des tubes.

Questions

1. Doc. 2 Proposez une schématisation des informations.

2. Doc. 2 Quelle fraction de la puissance solaire qui atteint la Terre ne pénètre pas dans l’atmosphère ?

3. Doc. 2 Sachant que la puissance solaire atteignant la Terre vaut W, déterminez la puissance des rayonnements qui atteignent le sol terrestre.

4. Doc. 3 Quelles sont les zones du globe réfléchissant le plus les rayons lumineux qui leur parviennent ?

5. Doc. 1 Quel paramètre physique a été modifié en 1783 ? Déduisez-en un premier rôle de l'atmosphère dans le bilan radiatif terrestre.

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Quels sont les paramètres déterminant la puissance solaire reçue par la Terre ?

L'essentiel de la puissance reçue par la Terre provient du Soleil. Celui-ci émet son rayonnement dans toutes les directions et une infime partie atteint la Terre. La proportion de la puissance totale émise par le Soleil et atteignant la Terre est déterminée par le rayon de celle-ci et sa distance au Soleil.

Quels paramètres font varier la puissance totale du rayonnement solaire ?

Le rayonnement reçu sur le sol varie en fonction des saisons à cause de l'axe de rotation de la Terre. La puissance solaire reçue par unité de surface varie en fonction de la latitude. Plus l'inclinaison des rayons solaires est grande, plus la surface balayée par la même quantité d'énergie est grande.

Quels paramètres font varier la quantité d'énergie solaire reçue sur Terre ?

La quantité d'énergie reçue diminue avec l'éloignement au Soleil. Pour une planète comme la Terre, sa forme et l'inclinaison de son axe de rotation par rapport au plan de révolution autour du Soleil (plan de l'écliptique), font varier la quantité d'énergie reçue par unité de surface au sol.

Quelle est la puissance solaire reçue par la Terre ?

La puissance totale reçue par la Terre se calcule par le produit de la puissance moyenne irradiée par la surface totale calculée : P = 1 361 W/m² × 1,274 × 10¹⁴ m² = 1,734 × 10¹⁷ watts = 173 pétawatts (10¹⁵ W ). La puissance moyenne au sol vaut donc 1 361 W/m² / 4 (voir la surface d'une sphère), soit 340 W/m² .

Puissance radiative formule