Le rayonnement solaire reçu par la Terre

Le bilan radiatif terrestre correspond à l'ensemble des composantes énergétiques reçues et émises à la surface de la Terre. Le Soleil émet un rayonnement uniforme dont une partie est interceptée par la Terre. La puissance totale reçue dépend du rayon de la Terre et de sa distance au Soleil. Le rayonnement solaire incident moyen à la surface de la Terre est de 342 W/m². La fraction d'énergie solaire reçue par la Terre est très faible par rapport à l'énergie totale émise par le Soleil. La puissance reçue se répartit sur toute la surface de la Terre sphérique en rotation.

Définition : Le rayonnement incident correspond à l'ensemble des rayons lumineux atteignant un objet.

Vocabulaire : La constante solaire représente la puissance solaire reçue par unité de surface exposée perpendiculairement aux rayons du Soleil, avant absorption atmosphérique.

L'albédo terrestre et le devenir du rayonnement solaire

Une partie du rayonnement incident est réfléchie et diffusée par la Terre vers l'espace. L'albédo de la terre moyen est d'environ 30%, ce qui signifie que 30% de la puissance reçue est renvoyée dans l'espace. L'albédo varie selon le type de surface au sol, par exemple la neige a un albédo de 0,8 tandis que les forêts ont un albédo de 0,4. Le reste du rayonnement est absorbé par l'atmosphère, les continents et les océans.

L'atmosphère joue un rôle de filtre, diminuant la quantité d'énergie solaire parvenant à la surface terrestre. Elle absorbe une partie du rayonnement, notamment grâce aux gaz à effet de serre qui émettent ensuite un rayonnement infrarouge vers le sol et l'espace. Ainsi, la puissance reçue par le sol provient à la fois du rayonnement solaire visible et du rayonnement infrarouge de l'atmosphère.

Définition : L'effet de serre correspond à l'échange continuel d'énergie sous forme de rayonnement infrarouge entre le sol terrestre et l'atmosphère.

Exemple : Les principaux gaz à effet de serre sont la vapeur d'eau (H₂O), le dioxyde de carbone (CO₂) et le protoxyde d'azote (N₂O).

Le rayonnement terrestre et l'effet de serre

Le rayonnement incident absorbé par le sol provoque l'échauffement des océans et des continents. Plus la température du sol augmente, plus le rayonnement émis augmente. L'albédo varie entre le jour (infrarouge proche et lointain + rayonnement visible) et la nuit (infrarouge lointain). La puissance du rayonnement infrarouge émis est plus importante à l'équateur qu'aux pôles, en raison des différences de température.

L'atmosphère terrestre absorbe une partie de la puissance rayonnée dans l'infrarouge par le sol, ce qui contribue à l'effet de serre. Une diminution de l'albédo ou une augmentation des gaz à effet de serre entraînent une augmentation de la température, participant au réchauffement de la planète.

Highlight : L'effet de serre est un phénomène naturel essentiel qui permet de maintenir une température moyenne sur Terre compatible avec la vie. Cependant, son amplification due aux activités humaines est responsable du réchauffement climatique actuel.

Vocabulaire : Le rayonnement thermique correspond au rayonnement infrarouge émis par la Terre, principalement la nuit.