Définition
Rayonnement solaire
L'ensemble des ondes électromagnétiques émises par le Soleil, principalement sous forme de lumière visible, d'ultraviolet et de rayonnement infrarouge.
Énergie solaire
L'énergie solaire est l'énergie générée par le Soleil par le biais de réactions nucléaires de fusion qui libèrent une énorme quantité de chaleur et de lumière.
Puissance rayonnée par le Soleil
La quantité totale d'énergie émise par le Soleil par unité de temps. Elle se mesure en watts et est de l'ordre de 3,8 × 10^26 W.
Loi de Stefan-Boltzmann
Une loi physique qui indique que l'énergie totale émise par unité de surface d'une substance est proportionnelle à la quatrième puissance de sa température absolue.
Origine de l'énergie solaire
L'énergie solaire trouve son origine dans les réactions nucléaires qui se produisent au cœur du Soleil. Ces réactions de fusion transforment l’hydrogène en hélium, libérant ainsi une quantité considérable d'énergie sous forme de rayonnement électromagnétique. Cette énergie se propage ensuite dans l'espace jusqu'à atteindre la Terre et d'autres corps célestes.
Loi de Stefan-Boltzmann et rayonnement solaire
La loi de Stefan-Boltzmann stipule que le flux d'énergie émis par une surface est directement proportionnel à la quatrième puissance de sa température absolue. Pour le Soleil, dont la température de surface est d'environ 5 778 K, cette loi permet de calculer la puissance totale qu’il émet. La connaissance de cette loi est cruciale pour comprendre la puissance rayonnée par le Soleil, estimée à environ 3,8 × 10^26 watts.
Puissance et énergie libérées par le Soleil
La puissance totale émise par le Soleil est énorme et représente une énergie gigantesque se dissipant dans l'espace. Cette énergie permet d'alimenter divers phénomènes naturels sur Terre, comme le vent, les cycles hydrologiques, et bien plus encore. La quantité d'énergie atteignant la Terre est cependant qu'une fraction minime de l'énergie totale émise en raison de la distance importante et de l'angle d'incidence des rayons solaires.
Fraction de la puissance solaire reçue par la Terre
La Terre ne capte qu'une petite fraction de la puissance totale émise par le Soleil, principalement à cause de sa distance. En l'absence d'une atmosphère pour filtrer une partie de ce rayonnement, la Terre reçoit en moyenne 1 366 watts par mètre carré. Cependant, l'énergie réelle reçue au sol dépend de plusieurs facteurs, comme l'angle d'incidence des rayons solaires et l’absorption atmosphérique.
Variation de l'énergie solaire reçue sur Terre
L'énergie solaire reçue sur Terre varie en fonction de plusieurs paramètres, tels que l'heure de la journée, la saison et la latitude. L'inclinaison de l'axe de rotation de la Terre par rapport au plan de l'écliptique entraîne des variations saisonnières d'éclairement. Les latitudes plus élevées reçoivent une moindre puissance par unité de surface en raison d'une inclinaison accrue des rayons solaires. En outre, l'angle du Soleil dans le ciel change tout au long de la journée, influençant l'éclairement reçu en un point donné.
Influence de l'inclinaison terrestre sur le rayonnement reçu
L'axe de rotation de la Terre est incliné par rapport à son orbite autour du Soleil, créant des variations saisonnières marquées dans la quantité de rayonnement solaire reçu. Cette inclinaison est responsable des saisons. Pendant l’été dans l'hémisphère nord, cet hémisphère est orienté vers le Soleil, recevant donc plus de lumière directe et d'énergie. En hiver, il est orienté à l'opposé, recevant moins de lumière, ce qui contribue à des températures plus froides.
A retenir :
Le rayonnement solaire est le résultat des réactions nucléaires au cœur du Soleil, libérant une énorme quantité d'énergie sous forme de lumière et de chaleur. La loi de Stefan-Boltzmann permet de comprendre comment la température du Soleil influence la puissance qu'il émet. Bien que la Terre ne reçoive qu'une infime fraction de cette énergie, elle est suffisante pour alimenter divers processus géophysiques. La variation de la quantité de rayonnement solaire reçu par la Terre dépend de l'heure, de la saison, et de la latitude, en raison de l'inclinaison de l'axe terrestre et de la révolution de la Terre autour du Soleil.
