Le bilan radiatif terrestre : rayonnement solaire reçu et réémis

En 30 secondes

• La constante solaire (1361 W/m²) est divisée par 4 pour tenir compte du partage entre disque d'interception et surface sphérique terrestre, donnant environ 340 W/m² reçus en moyenne.
• Après réflexion par l'albédo (environ 30 %), la Terre absorbe environ 240 W/m². À l'équilibre radiatif, cette puissance absorbée égale la puissance infrarouge réémise vers l'espace.
• Ce bilan donne une température théorique d'environ -18 °C sans atmosphère, contre environ +15 °C observés réellement : l'écart de 33 °C s'explique par l'effet de serre.

Ce que tu sauras faire

• Expliquer pourquoi la puissance solaire reçue par la Terre, interceptée sur un disque, se répartit en moyenne sur toute sa surface sphérique.
• Calculer la puissance solaire moyenne reçue par mètre carré à la surface terrestre à partir de la constante solaire.
• Expliquer le principe de l'équilibre radiatif : puissance solaire absorbée égale puissance infrarouge réémise.
• Calculer la température d'équilibre radiatif théorique de la Terre sans atmosphère et la comparer à la température moyenne réellement observée.

Les mots à connaître

Constante solaire

la puissance solaire reçue par mètre carré, perpendiculairement aux rayons, au sommet de l'atmosphère terrestre ; elle vaut environ 1361 W/m².

Section efficace (disque terrestre)

la surface plane, en forme de disque, sur laquelle la Terre intercepte réellement le rayonnement solaire, quelle que soit sa rotation.

Surface sphérique terrestre

l'aire totale de la sphère terrestre, quatre fois plus grande que celle de son disque d'interception ; c'est sur cette surface entière que la Terre réémet son rayonnement infrarouge.

Le piège classique

Confondre la constante solaire (environ 1361 W/m², reçue perpendiculairement au sommet de l'atmosphère) avec la puissance moyenne reçue par mètre carré à l'échelle de la planète (environ 340 W/m²), quatre fois plus faible.

L'astuce

Retiens le facteur 4 : la puissance moyenne reçue par mètre carré (340 W/m²) est la constante solaire (1361 W/m²) divisée par 4, jamais la valeur brute.