Chapitre 4 : Le bilan radiatif terrestre
Comment expliquer la relative constance de la température moyenne de la surface de la Terre ?
Livre p 83 à 98
I – La puissance radiative solaire reçue par la terre
Répondre aux questions p 85
Bilan : la puissance solaire (PS) reçue par une planète dépend de la distance avec l’étoile et du rayon de la planète. La proportion de la puissance solaire atteignant la terre est infime. Elle représente moins de 0.1% par rapport à la puissance émise par le soleil.
La puissance solaire atteignant la Terre est de l’ordre d’un demi milliardième de la puissance totale émise. La Terre reçoit 341 W/m² de puissance solaire. La puissance solaire reçue est répartie sur l’ensemble de la surface par la rotation journalière de la Terre.
II – L’albedo terrestre
Livre p 86
Bilan : l’albédo terrestre est définie comme la proportion d’énergie réfléchie par rapport aux rayons incidents. L’albédo moyen terrestre est actuellement de 0.3. L’albédo est toujours compris entre 0 et 1. l’albédo varie au cours de l’histoire de la Terre.
III – L’effet de serre
A/ La composition actuelle de l’atmosphère
B/ La propriété des gaz de l’atmosphère
Dans le domaine infrarouge, l’atmosphère absorbe le rayonnement électromagnétique de façon très efficace. Cela est dû à la présence dans l’atmosphère de gaz à effet de serre, qui absorbent le rayonnement infra-rouge. Il s’agit principalement du dioxyde de carbone (CO2), de la vapeur d’eau (H2O), du méthane (CH4), des chlorofluorocarbones (CFC) et de l’oxyde nitreux (N2O).
Une grande partie du rayonnement thermique émis par le Terre est donc absorbé par l’atmosphère, qui, elle-même, émet un rayonnement thermique. Ce rayonnement est émis dans toutes les directions : une partie s’échappe vers l’espace et le reste est envoyé vers la Terre.
À la surface terrestre, ce flux descendant s’ajoute au flux solaire incident. En situation d’équilibre dynamique où la puissance émise par le sol est égale à celle qu’il reçoit, la surface terrestre doit émettre une puissance radiative plus élevée pour compenser le surplus associé au rayonnement envoyé par l’atmosphère. En conséquence la température terrestre est plus élevée que si l’atmosphère était absente : c’est l’effet de serre. Suite
Bilan : la présence d’une atmosphère terrestre est responsable de la température moyenne de 15°CF sur Terre. Sans elle, la température serait de -15°C. La Terre est en équilibre dynamique : toute modification de la puissance reçue par la Terre entraine une modification de la puissance émise par la Terre.
La puissance reçue au sol est égale à la somme des rayons incidents. Un équilibre est qualifié de dynamique quand le sol reçoit au total une puissance égal à celle qu’il émet. La température moyenne au sol est alors constante.
Schéma-bilan
Définitions :
– rayon incident
– rayon réfléchi
– rayon absorbé
– rayon diffusé
