CHAPITRE 4
Le rayonnement solaire
- Plan
- Définitions
1 Le réacteur solaire
1
AL’origine de l’énergie solaire
A
- Des réactions nucléaires de fusion entre noyaux d’hydrogène se produisent dans le Soleil. Elles nécessitent une température minimale de 15 millions de kelvin et peuvent se résumer à l’équation bilan :
411H→24He+210e+2γ+2ν - Lors de cette réaction, la somme des masses des produits est très légèrement inférieure à celle des réactifs. Ce défaut de masse Δm est à l’origine de l’énergie dégagée par le Soleil sous forme de rayonnement. Elle peut se calculer grâce à la fameuse relation d’Einstein :
ΔE=Δm⋅c2avec :
ΔE en J ;
Δm en kg ;
c=3,0×108m·s−1.
BLa température de surface du Soleil
B
- Le corps noir est un corps idéal qui absorbe toutes les radiations électromagnétiques qu’il reçoit.
- La loi de Planck indique que ce type de corps émet un rayonnement qui ne dépend que de la température du corps.
- Le spectre du Soleil montre qu'il se comporte en première approximation comme un corps noir.
- La Loi de Wien est propre aux corps noirs et permet de déterminer la température de surface T du Soleil à partir de sa longueur d'onde d'émission maximale connue par son spectre, tel que :
λmax⋅T=2,9×10−3 m·K.
2 La réception de l’énergie solaire sur Terre
2
A Une répartition variable dans le temps
A
- En un point donné, le rayonnement solaire reçu par la Terre varie dans le temps :
❯ il est plus grand le jour que la nuit ;
❯ et plus important en été qu’en hiver, dans l’hémisphère nord. - La puissance radiative que reçoit le Soleil sur une surface plane est proportionnelle à l’aire de la surface et donc dépend de l’angle incident.
- Les variations temporelles en un même lieu sont dues :
❯ à la rotation de la Terre sur elle-même modifiant l’angle d’incidence des rayons solaires durant le jour ;
❯ à l’inclinaison de l’axe de la Terre par rapport au plan de révolution autour du Soleil : les hémisphères sont exposés à des angles d’incidence variables suivant le moment de l’année (ce qui explique les saisons).
B Une répartition variable dans l’espace
B
- Les moyennes annuelles de température au sol sont :
❯ d’autant plus fortes que l’on se rapproche de l’équateur ;
❯ d’autant plus basses que l’on va vers les pôles.
Ceci explique en grande partie les climats, zonés de façon latitudinale. - La rotondité de la Terre explique que plus la latitude est élevée, plus le rayonnement solaire frappe sa surface de façon oblique.
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