1. Puissance solaire atteignant la Terre

• La distance Terre-Soleil est de 150 millions de kilomètres.
• La puissance totale rayonnée par le Soleil est de 3,86 × 10²⁶ W.
• Cette énergie se répartit sur une sphère autour du Soleil dont la surface à 150 millions de km est 2,8 × 10¹⁷ km².
• La surface du disque terrestre interceptant cette énergie est 1,3 × 10⁸ km².

Résultat : La puissance solaire atteignant la Terre est 1,8 × 10¹⁷ W, soit une puissance surfacique moyenne de 342 W.m⁻².

2. Répartition de la puissance reçue par la Terre

Toute l’énergie solaire reçue n’est pas absorbée, une partie est réfléchie vers l’espace.

2.1. Albédo terrestre

• L’albédo est le rapport entre la puissance solaire réfléchie et la puissance solaire totale reçue.
• Il est compris entre 0 et 1, soit 30 % (0,3) pour la Terre.
• Conséquence : 30 % du rayonnement solaire est réfléchi par l’atmosphère et le sol.
• Variation de l’albédo : La fonte des glaces réduit l’albédo global, entraînant une absorption accrue du rayonnement solaire.

2.2. Absorption par l’atmosphère

• 20 % de la puissance reçue est absorbée par l’atmosphère.
• Les infrarouges sont particulièrement absorbés par les composants atmosphériques.

2.3. Rayonnement émis par la Terre

• La Terre émet un rayonnement infrarouge d’une longueur d’onde d’environ 10 µm.
• Puissance émise : 390 W.m⁻², ce qui est supérieur aux 239 W.m⁻² reçus après réflexion.
• Pourquoi ?
• 80 % du rayonnement infrarouge terrestre est absorbé par l’atmosphère.
• L’atmosphère réémet ce rayonnement :
• Moitié vers l’espace.
• Moitié vers le sol, contribuant à l’effet de serre.

Le sol reçoit donc en plus des 239 W.m⁻² du Soleil, 156 W.m⁻² provenant de l’atmosphère.

3. L’effet de serre

3.1. Définition

L’effet de serre est un phénomène naturel dans lequel une partie du rayonnement infrarouge émis par la Terre est absorbée par l’atmosphère puis réémise vers le sol. Cela contribue à réchauffer la surface terrestre.

3.2. Mécanisme

• Le sol reçoit du Soleil 239 W.m⁻² après réflexion.
• Il émet un rayonnement infrarouge (390 W.m⁻²), dont 80 % est absorbé par l’atmosphère.
• L’atmosphère réémet ce rayonnement :
• Moitié vers l’espace.
• Moitié vers le sol, ajoutant 156 W.m⁻² à l’énergie reçue.

Conséquence : Cet apport supplémentaire maintient la température terrestre stable et habitable.

4. Bilan radiatif terrestre

• Rayonnement reçu par le sol :
• 239 W.m⁻² du Soleil (modifié par l’albédo).
• 156 W.m⁻² de l’atmosphère (effet de serre).
• Total : 395 W.m⁻², proche des 390 W.m⁻² qu’il émet.
• Lorsque ces deux valeurs sont équilibrées, la température terrestre reste stable.

Conclusion

Le bilan radiatif terrestre explique comment la Terre reçoit et émet de l’énergie. L’effet de serre joue un rôle clé dans la régulation thermique en renvoyant une partie du rayonnement infrarouge vers la surface. Toute modification de l’albédo ou de l’absorption atmosphérique peut déséquilibrer ce bilan et influencer le climat.