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Rayonnement solaire

Rayonnement solaire

Le rayonnement solaire est l'énergie rayonnante émise dans l'espace interplanétaire Sol. Ce rayonnement est généré à partir de réactions de fusion thermonucléaire se produisant dans le noyau solaire et de produire un rayonnement électromagnétique à des fréquences différentes ou des longueurs d'onde, qui il se propage alors dans l'espace aux vitesses typiques de ces ondes. Cette propagation vous permet d'apporter de l'énergie solaire avec eux.

La constante solaire est la quantité d'énergie reçue sous la forme d'un rayonnement solaire par unité de temps et unité de surface, mesurée à l'extérieur de l'atmosphère terrestre, dans un plan perpendiculaire au plan des rayons du soleil. Les résultats de la mesure par les satellites ils donnent une valeur moyenne de 1366 Wm-2.

L'énergie solaire et, par conséquent, le rayonnement solaire résultent du processus de fusion nucléaire qui se déroule au Soleil. Cette énergie est la principale source d'énergie et, par conséquent, le moteur qui déplace notre environnement. L'énergie solaire que nous recevons par rayonnement solaire est directement ou indirectement responsable d'aspects aussi importants pour la vie que la photosynthèse, en maintenant une température sur la planète compatible avec la vie, le vent, etc. L'énergie solaire qui atteint la surface de la Terre est 10 000 fois plus grande que l'énergie actuellement consommée par toute l'humanité.

Définition du rayonnement

Le rayonnement est le transfert d'énergie par ondes électromagnétiques. Le rayonnement se produit directement de la source vers l'extérieur dans toutes les directions. Ces ondes n'ont pas besoin d'un milieu matériel pour se propager, elles peuvent traverser l'espace interplanétaire et atteindre la Terre depuis le Soleil.

La longueur d'onde et la fréquence des ondes électromagnétiques sont importantes pour déterminer leur énergie, leur visibilité et leur pouvoir de pénétration. Toutes les ondes électromagnétiques se déplacent dans le vide à une vitesse de 299,792 km / s.

Caractéristiques du rayonnement solaire

Le rayonnement solaire n'est pas concentré en une seule fréquence, mais est réparti dans un large spectre d'amplitude non uniforme avec la forme typique d'une cloche, comme cela est typique du spectre d'un corps noir avec lequel la source solaire est modélisée. Le rayonnement maximal est centré dans la bande de rayonnement ou de lumière visible, avec un pic à 500 nm en dehors de l'atmosphère terrestre, conformément à la loi de Wien, qui correspond à la couleur verte cyan.

La bande de rayonnement photosynthétiquement active (PAR) oscille entre 400 et 700 nm, correspond au rayonnement visible et équivaut à 41% du rayonnement total. Dans le PAR, il y a des sous-bandes avec rayonnement:

  • bleu-violet (400-490 nm)
  • vert (490-560 nm)
  • jaune (560-590 nm)
  • orange rouge (590-700 nm)

En plus du rayonnement visible, un composant énergétique minoritaire, mais néanmoins digne de mention pour ses effets, ce sont les infrarouges et surtout les rayons ultraviolets.

La traversée de l'atmosphère du rayonnement solaire est soumis à des phénomènes de réflexion, réfraction, absorption et diffusion par divers gaz de l'atmosphère à un degré variable en fonction de la fréquence, de sorte que le plancher du spectre solaire est irrégulière par rapport à l'détectée dans des seuils d'atmosphère externe (TOA) avec présence de bandes d'absorption ou de réflexion typiques.

Propagation du rayonnement solaire dans l'atmosphère et à la surface de la terre

En raison des caractéristiques de l'atmosphère terrestre, le rayonnement solaire subit certaines altérations pour le traverser et atteindre la surface.

Balance des rayonnements

En moyenne Terre reçoit 1366 W / m² (constante solaire) Sun Ceci est lié aux seuils de l'atmosphère et le plan perpendiculaire à la lumière du soleil entrant. Est donc nécessaire de considérer le rayonnement solaire sur Terre frappe une calotte sphérique pendant 1440 minutes chaque jour, diminuant de 75%. L'atmosphère à son tour filtre les rayons du soleil dans une certaine mesure, comme chaque corps, causant:

  • une réflexion et une rétrodiffusion des rayons, dues à leur albédo, aux nuages et aux gaz atmosphériques eux-mêmes;
  • Une absorption qui provoque une augmentation de la température, à la suite de quoi elle émet des rayonnements dans toutes les directions conformément à la loi de Wien. Cependant, cette absorption est modeste dans la bande de lumière visible, elle est donc transparente au rayonnement solaire direct.

Environ la moitié du rayonnement solaire traverse l'atmosphère sans altération, sous le nom de rayonnement net. La moitié du rayonnement net contribue finalement à l'évaporation des masses d'eau. Par conséquent, l'énergie solaire disponible représente environ le quart de l'énergie totale émise.

La stratosphère absorbe les rayons ultraviolets compris dans la bande 200-300 nm grâce à l'ozone, la troposphère absorbe et diffuse l'infrarouge grâce à la vapeur d'eau et au CO2. L'action filtrante des bandes dans les longueurs d'onde ultraviolettes, principalement mortelles, est essentielle au développement de la vie.

Rayonnement solaire diffus

Le rayonnement diffus est aussi appelé rayonnement indirect. Le rayonnement solaire diffus représente la portion du rayonnement solaire qui a touché au moins une particule de gaz atmosphérique en modifiant l'angle d'incidence et qui, cependant, atteint le sol car il est dirigé vers elle. Augmente par rapport au total dans le ciel nuageux. En particulier, la diffusion de Rayleigh de la composante bleue du rayonnement solaire est responsable de la couleur bleue du ciel. Une partie du rayonnement diffus est de retour vers l'espace.

Rayonnement solaire incident

Le rayonnement solaire incident est ce rayonnement qui a rencontré tout obstacle auquel il a donné tout ou partie de son énergie. L'énergie qui n'atteint pas la surface de la terre est dite éteinte et est formée par un rayonnement réémis, réfléchi et rétrodiffusé dans l'espace.

Selon la loi de Lambert, la quantité de rayonnement frappant l'unité de surface est proportionnelle au cosinus de l'angle d'incidence.

La quantité maximale de rayonnement solaire incident est obtenue avec une incidence perpendiculaire, puisque l’angle augmente, à la fois la surface affectée par la même quantité de rayonnement et l’épaisseur de l’atmosphère traversée par ces augmentations. Cela crée les variations quotidiennes, annuelles et latitudinales de l'irradiation.

Rayonnement solaire réfléchi

Le rayonnement solaire réfléchi est la partie du rayonnement solaire incident réfléchie par la surface de la terre en raison de l'effet albédo. L'albédo est le coefficient de réflexion c. Les valeurs de c sont généralement comprises entre 0 et 1 ou sont exprimées en pourcentage. Il est donné par la relation entre l'énergie rayonnante réfléchie par une surface par rapport à l'énergie incidente. La Terre a une valeur moyenne de 40% (c = 0,4). À l'altitude de l'albédo terrestre, nous ajoutons les rayonnements réfléchis par les particules atmosphériques dans l'espace.

absorbé le rayonnement solaire

Après déduction de toutes les pertes dues à la réflexion et rétrodiffusion de l'atmosphère et la surface de la Terre, le rayonnement solaire qui est absorbée par la surface de la Terre et contribue donc à son chauffage, d'une manière variables en fonction de la latitude et du type de surface.

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Dernier examen: 13 avril 2017

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