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Le rayonnement solaire

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Une énergie d’origine nucléaire

  • Le Soleil est le théâtre de réactions de fusion nucléaire qui consomment des noyaux d’hydrogène pour former des noyaux d’hélium.
  • Ces réactions libèrent une très grande quantité d’énergie qui provoque la diminution de la masse solaire au cours du temps.
  • Cette relation entre la masse et l’énergie est appréhendée par la célèbre formule de Albert Einstein : E=mc2\text E=\text{mc}^2.
    Quantifier l’énergie libérée par le Soleil permet donc d’évaluer sa perte de masse. Ce calcul permet de déterminer que le Soleil perd environ 4 millions de tonnes chaque seconde.

Propagation de l’énergie solaire

  • L’énergie libérée par le Soleil se propage ensuite vers les planètes de notre système solaire sous forme de lumière. Cette lumière est source de chaleur.
  • La lumière est une onde électromagnétique. Ce sont donc les ondes électromagnétiques qui permettent la propagation de l’énergie solaire dans l’espace.
  • La lumière émise par le Soleil est polychromatique et contient toutes les longueurs d’ondes du visible, c’est ce que l’on appelle un spectre continu.
    Ce rayonnement électromagnétique dépend de la température de surface du Soleil.
  • La mesure de l’intensité du rayonnement émis par le Soleil à différentes températures permet de déterminer son profil spectral.
  • La loi de Wien permet alors de calculer la température du Soleil en analysant le rayonnement lumineux émis par l’étoile (mise en relation de la longueur d’onde du rayonnement correspondant à l’intensité maximale avec la température de surface).

Énergie reçue

  • La Terre reçoit en permanence des ondes électromagnétiques, et donc de l’énergie issue du Soleil.
  • Mais, lors d’un changement de milieu de propagation, les ondes subissent des changements de direction (réfraction ou réflexion) plus ou moins.
  • Or, les spécificités de la Terre influencent les modifications de l’angle d’incidence des ondes électromagnétiques en provenance du Soleil :
  • rotation de la Terre sur elle-même ;
  • inclinaison de l’axe des pôles ;
  • révolution de la Terre autour du Soleil.
  • Ainsi, la puissance radiative surfacique reçue du Soleil subit des variations en fonction de l’heure, de la latitude et du moment de l’année.