Rayonnement et effet de serre

Résumé du document

Dans ce dossier sur le rayonnement et l'effet de serre, est expliqué tout d'abord ce qu'est un rayonnement électromagnétique. Avec en premier lieu un historique sur les découvertes des différents rayonnements électromagnétiques (visible, infrarouge…), et sur les interrogations qui se sont posées entre le XVIIe et le début du XXe siècle, sur la nature des rayonnements électromagnétiques (onde, ou corpuscule).
Ensuite, quelques notions du rayonnement électromagnétique sont introduites, comme la dualité onde-corpuscule, les principes d'absorption, de réflexion et de transmission de corps noir ou réels, la loi de Kirchhoff…
Dans un second temps, l'effet de serre est expliqué.
Avec tout d'abord, un exemple qui permet de comprendre de manière simplifié le principe de l'effet de serre créé par une vitre.
Et ensuite une deuxième partie sur l'effet de serre terrestre, où est expliqué ce que sont les gaz à effet de serre, le rôle qu'ils jouent pour maintenir la température de la terre à une moyenne de 15°C et où l'effet de serre terrestre est quantifié.

Extraits

[...] Dans le vide, un rayonnement électromagnétique se déplace à la vitesse de la lumière : co= m/s. La longueur d'onde reliée à un rayonnement électromagnétique est où est la vitesse de la lumière dans le milieu considéré ( est la fréquence du rayonnement et l'indice de réfraction de la lumière monochromatique de fréquence ν dans le milieu considéré. Un rayonnement électromagnétique peut être décomposé en fonction de sa longueur d'onde, ou de manière équivalente, de sa fréquence ou de l'énergie de ses photons. [...]

[...] Quand ne dépend pas de la longueur d'onde, on dit que le corps est gris et on a : ou Avec (émis le flux émis par le corps gris et (CN le flux qui serai émis par un corps noir à la même température. Nous allons maintenant voir comment un rayonnement électromagnétique se comporte en rencontrant un milieu matériel. Absorption : Au contact d'un milieu matériel dS, les densités de flux électromagnétique total ( (ou dP) et monochromatique (ou subissent des transformations. Une partie du flux est absorbée par le milieu (elle participe ainsi à l'échauffement de ce milieu). [...]

[...] On introduit donc : . Où a est le coefficient d'absorption d'un corps réel, qui est inférieur à 1. Réflexion et transmission : Nous allons maintenant définir la réflexion et la transmission hémisphérique et voir comment ces 2 notions sont liées avec l'absorption. Le flux qui n'est pas absorbé par le milieu est soit réfléchi, soit transmis. Ces parties du flux sont notées respectivement et avec le coefficient de réflectivité monochromatique et le coefficient de transmissivité monochromatique. On a donc pour une longueur d'onde ( : = + + et + + = 1. [...]

[...] En résolvant l'équation on trouve la 1ère loi de Wien : (max.T=2897,8 (m.K. Et si l'on intègre la loi de Planck à une température donnée, sur toutes les longueurs d'onde, on obtient la loi de Stefan-Boltzmann : , où W.m-2.K-4 est la constante de Stefan et T la température (en K). Nous venons de voir quelques lois liées au corps noir, ce qui va nous servir à voir comment se comporte un corps réel. Rayonnement d'un corps réel Les corps réels se comportent différemment des corps noirs. [...]

[...] Avec tout d'abord, un exemple qui permet de comprendre de manière simplifiée le principe de l'effet de serre créé par une vitre. Et ensuite une deuxième partie sur l'effet de serre terrestre, où est expliqué ce que sont les gaz à effet de serre, le rôle qu'ils jouent pour maintenir la température de la terre à une moyenne de 15°C et où l'effet de serre terrestre est quantifié. Introduction L'effet de serre terrestre est un phénomène dont on parle beaucoup depuis quelques années, notamment à cause de la modification de celui-ci par l'activité humaine, qui a pour conséquence, un réchauffement planétaire pour les siècles à venir. [...]