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Enseignement scientifique 1re

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ACTIVITÉ DOCUMENTAIRE


2
L’énergie solaire : du Soleil jusqu’à la Terre




Doc. 3
Une modélisation

Une modélisation
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.

Le Soleil, alimenté en énergie par la fusion nucléaire en son cœur, 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 ?


Questions

1. Doc. 1 et 2 On rappelle que la surface SS d’une sphère de rayon RR s’exprime : S=4πR2.S=4 \pi R^{2}. Si l’on se place à la distance DD 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 éléments ?


3. Déduisez-en l’expression littérale de la surface interceptant le rayonnement solaire lorsqu’il parvient sur Terre.


4. Synthèse Déterminez l’expression littérale de la fraction 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’application numérique (le rayon terrestre vaut RT=R_\text{T}= 6 371 km).

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-2) 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. 2
La Terre sur son orbite

La Terre sur son orbite
Le schéma n'est pas à l'échelle.

Ce que j’ai déjà vu

  • L’origine de l’énergie atteignant la Terre

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