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

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.

En moyenne, la Terre reçoit du Soleil un éclairement solaire de 1 366 W/m² (constante solaire) lié aux seuils de l'atmosphère et au plan perpendiculaire aux rayons solaires entrants. Par conséquent, il est nécessaire de tenir compte du fait que le rayonnement solaire sur Terre frappe une calotte sphérique pendant 1440 minutes chaque jour, diminuant de 75 %.

L'atmosphère filtre à son tour les rayons du Soleil dans une certaine mesure, comme le fait tout corps, provoquant :

  • Une réflexion et une rétrodiffusion des rayons, du fait de leur albédo, aux nuages ​​et aux gaz atmosphériques eux-mêmes.

  • Une absorption qui provoque une augmentation de la température, à la suite de laquelle il émet un rayonnement dans n'importe quelle direction selon la loi de Wien. Cependant, cette absorption est modeste dans la bande de lumière visible, ce qui la rend transparente au rayonnement solaire direct.

Environ la moitié du rayonnement solaire traverse l'atmosphère sans altération. Le rayonnement qui fait cela est appelé rayonnement net. La moitié du rayonnement net contribue finalement à l'évaporation des masses d'eau, par conséquent, l'énergie solaire disponible représente environ un quart de l'énergie totale émise.

La stratosphère absorbe les rayons ultraviolets inclus dans la bande 200-300 nm grâce à la couche d'ozone. La troposphère absorbe le rayonnement infrarouge grâce à la vapeur d'eau et au CO2. L'action filtrante des bandes dans les longueurs d'onde ultraviolettes, le plus souvent létales, est essentielle au développement de la vie.

Qu'est-ce que le rayonnement solaire diffus ?

Le rayonnement diffus est aussi appelé rayonnement indirect.

Le rayonnement diffus représente la portion du rayonnement solaire qui a frappé au moins une particule des gaz atmosphériques en changeant l'angle d'incidence et qui, néanmoins, atteint le sol parce qu'il est dirigé vers lui.

Augmente par rapport au total dans un ciel nuageux. En particulier, la diffusion Rayleigh de la composante bleue du rayonnement solaire est responsable de la couleur bleue du ciel. Une partie du rayonnement diffus retourne dans l'espace.

Qu'est-ce que le rayonnement solaire incident ?

Le rayonnement solaire incident est le rayonnement qui a rencontré un obstacle auquel il a livré tout ou partie de son énergie. L'énergie qui n'atteint pas la surface de la terre est dite éteinte et est constituée de rayonnements réémis, réfléchis et rétrodiffusés dans l'espace.

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

La quantité maximale d'irradiation solaire incidente 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'irradiance solaire.

Qu'est-ce que le rayonnement solaire réfléchi ?

Le rayonnement solaire réfléchi est la partie du rayonnement solaire incident réfléchi 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. Elle est donnée 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). A l'altitude albédo de la Terre, on ajoute les radiations réfléchies par les particules atmosphériques dans l'espace.

Qu'est-ce que le rayonnement solaire absorbé ?

Après déduction de toutes les pertes dues à la réflexion et à la rétrodiffusion de l'atmosphère et de la surface de la Terre, le rayonnement solaire incident restant est absorbé par la surface de la Terre et contribue ainsi à son réchauffement, de manière variable selon la latitude et le type de surface. .

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Date de publication : 8 juillet 2021
Dernier examen : 8 juillet 2021