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Le bilan radiatif de la Terre

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Énergie solaire et albédo

  • Le Soleil émet un rayonnement électromagnétique dans toutes les directions à travers notre système solaire : seule une infime partie de l’énergie solaire atteint la Terre.
  • La puissance de l’énergie solaire reçue par la Terre dépend de la distance Terre-Soleil et du rayon de la Terre.
  • Pour calculer la puissance de l’énergie solaire arrivant sur la Terre, on divise la surface totale du globe (4πR24\pi\text R^2) par la surface d’un disque du rayon terrestre (πr2\pi\text r^2).
  • La lumière atteint le sol avec un angle d’incidence plus ou moins grand avec la surface de la Terre, ce qui explique les disparités d’intensité lumineuse reçue aux différents endroits du globe (équateur, pôles, etc.).
  • La totalité de l’énergie reçue par l’ensemble globe terrestre-atmosphère n’est cependant pas absorbée.
  • Une partie du rayonnement solaire est réfléchie : c’est ce que l’on nomme albédo. Environ 30 % de l’énergie solaire reçue est réfléchie par le sol (6 %) et par l’atmosphère (25 %).
  • La puissance de l’énergie solaire reçue par la Terre dépend donc aussi de la valeur de l’albédo terrestre.

Rôle thermostatique de l’atmosphère

  • La Terre, réchauffée par le rayonnement solaire, émet elle-même un rayonnement électromagnétique, conformément à la loi de Wien.
  • Ce rayonnement terrestre appartient au domaine de l’infrarouge.
  • La température moyenne à la surface de la Terre est d’environ 15 °C.
  • L’atmosphère absorbe une grande partie du rayonnement infrarouge émis par la surface terrestre et du rayonnement ultraviolet émis par le Soleil.
  • En absorbant ces rayonnements, l’atmosphère se réchauffe et émet elle-même un rayonnement vers l’espace et vers le sol.
  • L’ensemble de ce processus est appelé effet de serre.
  • Le phénomène d’effet de serre permet de maintenir une température constante à la surface du globe (15 °C en moyenne) par le jeu d’un équilibre dynamique, c’est-à-dire à la condition que la puissance entrante soit équivalente à la puissance sortante.