La proportion de la puissance radiative provenant du Soleil interceptée par la Terre est extrêmement faible. Elle n'absorbe pas l'intégralité du rayonnement reçu.

Que devient la puissance solaire interceptée par la Terre ? En quoi cela influe-t-il sur le climat ?

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Ce que j'ai déjà vu

La notion de puissance

Le phénomène de réflexion des ondes lumineuses

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Documents

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Doc. 1
Un volcan dans l'histoire

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Le volcan Laki (Islande).

En 1783, le volcan Laki entre en éruption. Celle-ci provoque le déversement dans l'atmosphère d'énormes quantités de gaz et de cendres volcaniques. Rapidement, les gaz se propagent dans une partie importante de l'hémisphère nord avant de rejoindre la haute atmosphère dont la composition se trouve modifiée. L'augmentation de la réflexion du rayonnement solaire reçu dans la haute atmosphère a pour conséquence directe une diminution des températures : l'hiver 1784 est extrêmement rude sur l'ensemble de l'Europe. Les conséquences sont dramatiques : très mauvaises récoltes, inondations et augmentation de la mortalité. Certains affirment que l'éruption du Laki est un des éléments ayant indirectement favorisé les insurrections de la Révolution française en 1789.

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Doc. 2
Définition de l'albédo

L'albédo est une grandeur physique sans unité. Compris entre 0 et 1, il caractérise l'aptitude d'une surface (solide, liquide ou gazeuse) à réfléchir le rayonnement qui lui parvient. Si l'on note

P_{1}

la puissance lumineuse incidente (arrivant sur la surface) et

P_{r}

la puissance réfléchie (par la surface), l'albédo, noté

a

, est défini par

α = \frac{P _{r}}{P _{1}}

Une surface d'albédo égal à 0 absorbe l'intégralité de la puissance lumineuse qu'elle reçoit. À l'inverse, une surface d'albédo égal à 1 en réfléchit l'intégralité. Les rayons lumineux provenant du Soleil et interceptés par la Terre sont donc en partie réfléchis vers l'espace, du fait de son albédo non nul. L'albédo de la Terre peut se décomposer en deux parties :

l'albédo de l'atmosphère et des nuages, égal à 0,25 en moyenne ;
l'albédo de la surface terrestre, dont la valeur varie selon la surface (océan, forêt, glace, etc.).

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Doc. 3
Variations de l'albédo

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Surface	Albédo
Océan	0,05-0,10
Désert	0,25-0,40
Glace	0,60
Neige fraîche	0,90

Valeurs d'albédo de surfaces sur Terre et paysage d'Arctique.

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Travaux pratiques

Mesure de l'albédo

Protocole permettant de mesurer l'albédo de différentes surfaces en classe :

Entourer les tubes à essai avec les différents papiers à disposition. Si le papier aluminium possède deux faces différentes (une face polie et une face dépolie), réaliser deux tubes différents ;
Remplir les tubes d'eau et les placer dans le porte tube ;
Mesurer et noter la température de chaque tube ;
Éclairer les tubes à une quinzaine de centimètres à l'aide de la lampe. Essayer d'éclairer uniformément les tubes ;
Attendre 5 à 10 minutes ;
Mesurer à nouveau la température des tubes.

Matériel :

Une lampe de bureau ;
Un porte tube ;
Des tubes à essai ;
Du papier aluminium ;
Du papier noir ;
Du papier blanc ;
Du ruban adhésif ;
De l'eau ;
Un thermomètre.

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Questions

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Doc. 2

Proposez une schématisation des informations.

Doc. 2

Quelle fraction de la puissance solaire qui atteint la Terre ne pénètre pas dans l'atmosphère ?

Doc. 2

Sachant que la puissance solaire atteignant la Terre vaut

1, 74 \times 1 0^{17}

W, déterminez la puissance des rayonnements qui atteignent le sol terrestre.

Doc. 3

Quelles sont les zones du globe réfléchissant le plus les rayons lumineux qui leur parviennent ?

Doc. 1

Quel paramètre physique a été modifié en 1783 ? Déduisez-en un premier rôle de l'atmosphère dans le bilan radiatif terrestre.

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