2 L'énergie solaire : du Soleil jusqu'à la Terre
Le Soleil, alimenté en énergie par la fusion nucléaire en son coeur, émet en
permanence à travers sa surface un rayonnement qui est transmis à l'ensemble
du système solaire. Une partie seulement atteint notre planète.
→ Quelle fraction de la puissance émise par le Soleil est interceptée par la
Terre ?
Doc. 1 Le rayonnement solaire
L'énergie solaire est émise à la surface du Soleil de
manière homogène dans toutes les directions de
l'espace.
La puissance totale traversant une surface sphérique
centrée sur le Soleil reste constante quel que soit le
rayon de la sphère. Cependant, plus le rayon de cette
sphère grandit, plus sa surface est grande: la puissance
qui traverse une même unité de surface (en W·m-¹)
est donc d'autant plus faible que l'on s'éloigne du
Soleil. L'énergie solaire reçue par notre planète en
haut de son atmosphère est appelée constante solaire
et est mesurée par des satellites dans l'espace, en orbite
terrestre.
Doc. 3 Une modélisation
Feuille
ACTIVITÉ DOCUMENTAIRE
? Questions
1. Doc. 1 et 2 On rappelle que la surface S d'une sphère
de rayon R s'exprime : S = 4TR². Si l'on se place à la
distance D du Soleil, sur quelle surface est répartie la
puissance émise par le Soleil ?
2. Doc. 3 Que cherche à modéliser Raphaëlle dans son
expérience ? À quoi correspondent les différents élé-
ments ?
Soleil
Ce que j'ai déjà vu
L'origine de l'énergie
atteignant la Terre
Doc. 2 La Terre sur son orbite
●
Le schéma n'est pas à l'échelle.
D=1,5 x 108 km
Terre
La feuille vue de derrière
Lampe
Balle de golf suspendue
À l'arrière d'une feuille plaquée contre une balle de golf, Raphaëlle entoure l'ombre de la balle. Il s'agit d'un disque dont le rayon est identique
à celui de la balle de golf.
Observation
de l'ombre par transparence
3. Déduisez-en l'expression littérale de la surface intercep-
tant le rayonnement solaire lorsqu'il parvient sur Terre.
4. Synthèse Déterminez l'expression littérale de la frac-
tion du rayonnement solaire qui est interceptée par la
Terre. On pourra montrer que cette grandeur s'exprime
comme le quotient de deux surfaces. Effectuez l'appli-
cation numérique (le rayon terrestre vaut R₁ = 6 371 km).
LLS.fr/ES1P85 Chapitre 5 I Le bilan radiatif terrestre 85