Au programme de ce chapitre
- I. Puissance reçue et albédo
- II. La température d'équilibre radiatif de la Terre
- III. L'effet de serre : un bilan radiatif à l'équilibre
- Savoir-faire
- Exercices types corrigés
- Teste-toi — vrai ou faux ?
- Pièges fréquents et astuces
- À retenir
La définition à retenir
Définition La Terre, sphère de rayon RT = 6 371 km, intercepte le rayonnement solaire sur son disque apparent, de surface πRT². Mais elle ne l'absorbe pas en totalité : une fraction est immédiatement réfléchie par les nuages, la neige, la glace et les surfaces claires. Cette fraction réfléchie, sans changement de longueur d'onde, est l'albédo À de la planète. Pour la Terre, A ≈ 0,3 : environ 30 % du rayonnement solaire incident est renvoyé directement vers l'espace.
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Un exemple corrigé
Exemple Avec S0 = 1 361 W·m⁻² et A = 0,3 : flux moyen absorbé = 0,7 × 1 361 / 4 ≈ 238 W·m⁻². C'est cette puissance, moyennée sur toute la surface terrestre et sur l'année, que la Terre doit renvoyer vers l'espace sous forme de rayonnement infrarouge pour rester à température stable.
Les erreurs fréquentes à éviter
Piège. Le facteur 1/4 vient du rapport disque (πR²) / sphère (4πR²).
Attention Cette température théorique de −18 °C est très inférieure à la température moyenne réellement observée à la surface de la Terre, environ +15 °C. L'écart, d'environ 33 °C, ne s'explique pas par une erreur de calcul : il révèle l'existence d'un phénomène supplémentaire, l'effet de serre, qui réchauffe la surface sans figurer dans ce bilan simplifié.
L'astuce du prof
Astuce. Albédo ≈ 0,3 : 30 % du rayonnement solaire est renvoyé.
Exercices corrigés
Cherche d'abord seul, puis ouvre la correction.
Exercice 1
Qu'est-ce que l'albédo terrestre, et sa valeur ?
Voir la correction
La fraction du rayonnement réfléchie ; A ≈ 0,3.
Exercice 2
Pourquoi le flux solaire moyen vaut-il S₀/4 ?
Voir la correction
Le disque intercepteur (πR²) est 4 fois plus petit que la sphère (4πR²).