La Terre et l’énergie solaire

Résumé du document

Dès la préhistoire nos ancêtres s'étaient bien rendu compte que la vie sur Terre était étroitement liée au Soleil ; cela explique que cet astre ait été divinisé dans la plupart des civilisations.
Le soleil disperse dans l'espace une énorme quantité d'énergie dont la Terre reçoit une petite partie ; nous allons voir comment cette énergie se répartit sur la sphère terrestre en déterminant à la fois les climats et les saisons dont dépendent les êtres vivants.
Le Soleil est constitué essentiellement d'hydrogène et d'hélium, c'est-à-dire des éléments chimiques les plus simples ; ses dimensions sont telles qu'en son centre la pression est énorme et la température d'environ quinze millions de degrés. Dans ces conditions, il se produit des réactions de fusion thermonucléaire : les atomes d'hydrogène fusionnent pour donner des atomes d'hélium qui s'accompagne d'un énorme dégagement d'énergie (10 kW/g d'hydrogène transformé en hélium).

Extraits

[...] On a construit des serres bien avant de connaître les lois physiques qui régissent leur fonctionnement : on avait constaté, empiriquement que le verre retient la chaleur [Empiriquement : par des procédés empiriques, qui s'appuient principalement sur l'expérience.] Dans le cas de la Terre, on peut constater que la température de surface d'une planète ne dépend pas uniquement de la constante solaire à son niveau qui est liée à sa distance au Soleil. En effet, la Terre et la Lune sont à la même distance du Soleil, mais ont des températures de surface bien différentes : en moyenne pour la Terre et pour la Lune. [...]

[...] Le Soleil, prodigieuse source d'énergie A. L'énergie solaire Le Soleil est constitué essentiellement d'hydrogène et d'hélium, c'est-à- dire des éléments chimiques les plus simples ; ses dimensions sont telles qu'en son centre la pression est énorme et la température d'environ quinze millions de degrés. Dans ces conditions, il se produit des réactions de fusion thermonucléaire : les atomes d'hydrogène fusionnent pour donner des atomes d'hélium qui s'accompagne d'un énorme dégagement d'énergie (10 kW/g d'hydrogène transformé en hélium). L'énergie produite au cœur du Soleil est évacuée vers la surface de celui- ci par des courants de convection elle se dégage ensuite dans l'espace sous forme de radiations magnétiques, dans une très large gamme de longueurs d'onde (de 10 m pour les rayons gamma jusqu'à m pour les ondes radio) Remarque : l'œil humain n'est sensible qu'à la lumière visible dans un tout petit créneau de longueur d'onde de 380nm (violet) à 720nm (rouge). [...]

[...] L'arrivée de l'énergie solaire au niveau des planètes Le Soleil émet son énergie de façon égale dans toutes les directions de l'espace ; le flux solaire reçu par les planètes décroit très rapidement avec la distance. La constante solaire est inversement proportionnelle au carré de la distance au Soleil. Constante solaire : puissance thermique reçue par une surface plane de exposée perpendiculairement au rayonnement solaire. Au niveau de la Terre située à 150millions de km du Soleil, la constante solaire, mesurée par des satellites, est de 1370W/m². Au sol le flux solaire est bien plus faible, car l'atmosphère en absorbe une partie et en renvoie une autre vers l'espace. [...]

[...] Cette absorption échauffe l'atmosphère qui renvoie au sol une partie de cette chaleur c'est l'effet de serre Ainsi nommé par analogie avec ce qui se passe dans une serre vitrée où le verre laisse passer l'énergie qui arrive dans les longueurs d'onde du spectre visible et emprisonne celle qui est liée aux rayonnements infrarouges. II. La répartition de l'énergie solaire à la surface de la Terre A. Les climats : une conséquence directe de la sphéricité de la Terre Il existe à la surface de la Terre des zones climatiques qui forment des bandes parallèles à l'équateur ; ces variations climatiques sont causées par l'inégale répartition de l'énergie solaire à la surface du globe terrestre. [...]

[...] Les conséquences du déséquilibre des bilans énergétiques locaux La Terre est globalement en équilibre thermique et elle réémet autant d'énergie qu'elle en reçoit vers l'espace ; cependant, il existe un fort déséquilibre entre la zone intertropicale et les zones polaires ce qui entraîne des mouvements atmosphériques et océaniques de redistribution de l'énergie (vents et courants marins). La répartition de l'énergie solaire à la surface de la Terre détermine les climats et les saisons dont dépend très largement la répartition des êtres vivants dans la Biosphère ; il est à retenir que sans l'effet de serre modéré dont elle bénéficie la surface de la Terre serait sans doute peu hospitalière pour les êtres vivants. [...]