Au programme de ce chapitre
- I. Le bilan radiatif
- II. L'effet de serre
- Savoir-faire
- Exercices types corrigés
- Teste-toi — vrai ou faux ?
- Pièges fréquents et astuces
- À retenir
La définition à retenir
Définition L'albédo est la fraction du rayonnement solaire réfléchie vers l'espace. Celui de la Terre vaut environ 0,30 (30 %) ; il est élevé pour la neige et la glace (jusqu'à 0,9), faible pour l'océan (moins de 0,1).
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Un exemple corrigé
Exemple Au sommet de l'atmosphère, la Terre reçoit en moyenne 1 3614 ≈ 340 W/m2 (on divise par 4 car la surface de la sphère est 4 fois celle du disque éclairé). Elle en réfléchit 30 % et en absorbe 0,70 × 340 ≈ 238 W/m2. À l'équilibre, elle doit réémettre la même puissance vers l'espace sous forme d'infrarouge.
Lexique
- albédo
- fraction du rayonnement solaire réfléchie
- bilan radiatif
- comparaison entre l'énergie reçue et l'énergie émise par la Terre
- gaz à effet de serre
- gaz qui absorbe le rayonnement infrarouge (H₂O, CO₂, CH₄…)
- rétroaction
- effet qui amplifie (positive) ou atténue (négative) un changement
Les erreurs fréquentes à éviter
Piège — confondre effet de serre et trou dans la couche d'ozone. Ce sont deux phénomènes distincts. Le trou d'ozone concerne les UV ; l'effet de serre concerne l'infrarouge émis par le sol et absorbé par certains gaz.
Piège — oublier la division par 4 ou l'albédo. Si tu utilises 1 361 W/m2 au lieu de 340, ou si tu oublies de retirer la part réfléchie, ta puissance absorbée est fausse (1 361 ou 340 au lieu de 238 W/m2).
Attention Ne confonds pas effet de serre et trou dans la couche d'ozone : l'ozone filtre les UV, c'est un autre problème. Et l'effet de serre naturel n'est pas un problème : c'est son renforcement par les activités humaines qui réchauffe le climat.
L'astuce du prof
Astuce. Pour un bilan, imagine 100 unités de rayonnement solaire : 30 repartent par réflexion, 70 sont absorbées, et à l'équilibre 70 repartent en infrarouge. Un graphique à flèches t'évite beaucoup d'erreurs de signe.
Exercices corrigés
Cherche d'abord seul, puis ouvre la correction.
Exercice 1 — Neige, océan et albédo
Un sol reçoit en moyenne 340 W/m2. Calcule la puissance absorbée pour une surface de neige fraîche (albédo 0,85) et pour l'océan (albédo 0,06). Que conclus-tu ?
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Neige : (1 − 0,85) × 340 = 0,15 × 340 = 51 W/m2. Océan : (1 − 0,06) × 340 = 0,94 × 340 ≈ 320 W/m2. L'océan absorbe plus de six fois plus d'énergie que la neige : les régions couvertes de glace restent froides en partie parce qu'elles réfléchissent presque tout.
Exercice 2 — Et sur Mars ?
Mars reçoit un éclairement de 586 W/m2 sur un disque perpendiculaire aux rayons du Soleil. Son albédo vaut 0,25. Calcule la puissance moyenne reçue par m2 de sa surface (on divise par 4), puis la puissance absorbée.
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On divise par 4 pour répartir sur toute la sphère : 5864 = 146,5 W/m2. Puissance absorbée : (1 − 0,25) × 146,5 = 0,75 × 146,5 ≈ 110 W/m2. C'est moins de la moitié des 238 W/m2 absorbés par la Terre, ce qui explique en partie la température plus basse de Mars.