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Saturday, 27 July 2024

Une partie de la puissance solaire incidente est réfléchie par l'atmosphère et par la surface de la Terre et est donc renvoyée dans l'espace. Cette proportion réfléchie de la puissance solaire dépend de l'albédo terrestre moyen. L'albédo terrestre est défini comme la proportion d'énergie lumineuse réfléchie par la Terre par rapport à l'énergie lumineuse incidente. L'albédo terrestre moyen actuel (en considérant l'atmosphère et la surface terrestre) est de 0, 31. Ainsi, environ 30% de la puissance solaire atteignant la Terre (en haut de l'atmosphère) est réfléchie par l'atmosphère et la surface terrestre vers l'espace tandis que les 70% restants sont absorbés par l'atmosphère et la surface terrestre. Différentes valeurs de l'albédo en fonction du type de surface Les surfaces claires (neige, glace…) réfléchissant fortement le rayonnement solaire incident ont un albédo plus élevé que les surfaces sombres (eau de mer, continents recouverts de végétation…) qui sont moins réfléchissantes. Type de surface Albédo Forêt de feuillus 0, 15 à 0, 20 Mer 0, 05 à 0, 15 Cultures 0, 15 à 0, 25 Terre (albédo moyen actuel) 0, 31 Nuage 0, 5 à 0, 8 Glace 0, 60 Neige fraîche 0, 75 à 0, 90 Miroir 1 • L'atmosphère terrestre absorbe une faible proportion du rayonnement solaire incident, environ 20%.

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Ainsi, au final, environ 50% du rayonnement solaire incident en haut de l'atmosphère parviennent jusqu'à la surface terrestre et sont absorbés par le sol. Absorption par l'atmosphère terrestre du rayonnement solaire incident et du rayonnement infrarouge terrestre III. Rayonnement infrarouge du sol et effet de serre • Lorsque le rayonnement solaire incident est absorbé par la surface terrestre, celle-ci émet un rayonnement infrarouge (longueur d'onde voisine supérieure à 780 nm et inférieure à 1 mm). La puissance émise par la surface terrestre par unité de surface dans l'infrarouge augmente avec la température de cette surface (plus précisément avec la puissance quatrième de cette température). Or, l'atmosphère ne laisse passer qu'environ 5% du rayonnement terrestre infrarouge, qui est envoyé dans l'espace, tandis qu'elle en absorbe 95%. Cette absorption de la puissance terrestre infrarouge par l'atmosphère est appelée « effet de serre ». Cet effet de serre terrestre est dû aux interactions moléculaires entre le rayonnement infrarouge émis par la surface terrestre et certains gaz atmosphériques appelés « gaz à effet à serre » (eau, CO 2, CH 4 …).

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• Un corps est dit en équilibre radiatif avec le rayonnement qu'il reçoit s'il ne perd ni ne gagne d'énergie. Ainsi, l'équilibre radiatif de la Terre implique que la puissance reçue par la surface terrestre soit égale à la puissance émise par celle-ci. Ainsi, la puissance totale reçue par le sol (c'est-à-dire la puissance solaire absorbée par le sol, ajoutée à celle du rayonnement infrarouge absorbé par l'atmosphère par effet de serre et réémis vers le sol) est égale à la puissance terrestre émise sous forme de rayonnement infrarouge. La température terrestre résulte de cet équilibre radiatif et elle est constante au cours du temps, tant que les caractéristiques de l'équilibre demeurent inchangées. Ainsi, la température terrestre actuelle est d'environ + 15 °C. • Cet équilibre radiatif de la Terre est un équilibre dynamique, c'est-à-dire que toute modification de la puissance reçue par la Terre entraîne une modification de la puissance émise par celle-ci (et inversement). L'établissement d'un nouvel équilibre radiatif s'accompagne d'une modification de la température terrestre.

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Le Soleil est une étoile dans laquelle se produisent des réactions nucléaires de fusion qui le maintiennent à une température élevée. Ces réactions émettent des rayonnements électromagnétiques qui traduisent la perte d'énergie du Soleil. Pour produire autant d'énergie, le Soleil sacrifie chaque seconde une partie de sa masse. A L'énergie libérée par les réactions nucléaires Le Soleil est une étoile dans laquelle se produisent des réactions nucléaires de fusion. Ces réactions le maintiennent à une température très élevée. Il existe plusieurs réactions nucléaires aux sein du Soleil. Au cœur du Soleil, l'une des fusions possibles concernent deux isotopes de l'hydrogène: le deutérium \ce{^{2}_{1}H} et le tritium \ce{^{3}_{1}H}: \ce{^{2}_{1}H}+\ce{^{3}_{1}H}\ce{->}\ce{^{4}_{2}He}^{*}+\ce{^{1}_{0}n} Cette réaction produit un noyau d'hélium et libère un neutron. Fusion des noyaux de deutérium et de tritium Lors des fusions nucléaires (et de toutes les réactions nucléaires en général), une partie de la masse des réactifs est perdue et convertie en énergie, conformément à la relation d'Einstein.

C La masse solaire transformée en énergie La masse solaire est transformée en énergie. En effet, grâce à la relation équivalence masse-énergie d'Einstein, sachant que la puissance totale rayonnée par le Soleil est de 4 \times10^{26}\text{ W}, on peut montrer que chaque seconde, environ 4 \times 10^{9}\text{ kg} de matière solaire sont convertis en énergie.

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