Le transfert par rayonnement entre le soleil et la terre se fait avec une propagation dans le vide. Le rayonnement thermique est caractérisé par des longueurs d'ondes comprises entre , il inclut le domaine du visible (ondes lumineuses ou lumière de) et n'occupe qu'une faible portion du spectre d'ondes électromagnétiques. 1. On suppose que l’atmosphère (température T a) laisse intégralement passer 67% du rayonnement solaire, mais filtre totalement le rayonnement émis par la Terre (température T). Les gaz à effet de serre, présents naturellement dans l'atmosphère, absorbent une partie de ce rayonnement émis par la Terre. • les hyperfréquences ou micro-ondes (0.1 mm – 1 m) : entre 0.1 mm et 1 cm, les composants de l'atmosphère (surtout H2O et O2) absorbent sélectivement le rayonnement électromagnétique de sorte que ce domaine est utilisé pour les sondages atmosphériques. Les rayonnements émis par le soleil se différencient par leur longueur d’onde. Une longueur d’onde se note : ? Les plus petites longueurs d’onde sont gamma (?) et X elles se trouvent à moins de 200 nm et ne sont pas visibles par l’Homme. Ces rayonnements sont très dangereux mais heureusement arrêtés par les couches supérieures de l’atmosphère. propagation d’onde électromagnétique. Cela explique pourquoi en journée le ciel est bleu (la longueur d’onde du bleu est plus faible que celle du rouge). Cette énergie est essentiellement le rayonnement qui est émis sous forme de chaleur par la surface de la Terre et s'étend approximativement de 3 à 100 µm. La plus grande partie du rayonnement ultraviolet et des rayons X sont absorbés dans la haute atmosphère. Si le corps émet une intensité maximale de toutes les longueurs d'onde, il est appelé un corps noir ou un radiateur parfait. Lumière : Le rayonnement infrarouge, radiation visible, rayonnement ultraviolet (Le rayonnement ultraviolet (UV) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde intermédiaire entre celle de la lumière visible et celle des rayons X.). Lorsque le rayonnement pénètre dans l’atmosphère, les molécules absorbent son énergie. Ce rayonnement et les différentes ondes qui le composent sont représentés sous la forme d’un spectre électromagnétique. Caractériser le spectre du rayonnement émis par un corps chaud : 13. max est l'abscisse du point de la courbe correspondant à l'intensité maximale de rayonnement. En vous aidant du document 1, préciser la nature des rayonnements correspondants. 1 les longueurs d’onde correspondant au domaine visible. Les longueurs d’onde très longue : Les ondes radio, supérieures à 1400 nanomètres (nm) sont les plus longues mais elles sont cependant très faibles à la surface de la Terre. D’après www.eduscol.education.fr. Bilan radiatif de la Terre et effet de serre EN COURS SUIVANT PLUS 5 / 15. À savoir ! Le maximum d'émission se situe à la longueur d'onde λ =2898/T (loi de Wien), ou T désigne la température en Kelvins et λ la longueur d’onde en microns. Par ailleurs, la diffusion Rayleigh est négligeable lorsqu’on étudie les phénomènes de diffusion du rayonnement thermique de la terre. Au sommet de l’atmosphère, le rayonnement solaire est constitué de rayonnement ( <0,01 Å) rayonnement X (0,01 Å< < 100 Å) UV (100 Å< < 0,4 m) 4. La longueur d’onde correspondant à l’intensité maximale devient également plus faible plus la température du corps est élevée. La puissance émise par la surface terrestre par unité de surface dans l'infrarouge augmente avec la température de cette surface (plus précisément avec la puissance quatrième de cette température). Le spectre électromagnétique regroupe ces rayonnements en fonction de leur longueur d'onde, qu'il soit question des rayons gamma (longueur d'onde la plus courte) ou des rayons radio (longueur d'onde la plus longue). L'équilibre dynamique de la Terre correspond à la constance de la température moyenne du sol, il est permis … Le nombre d'oscillations des photons émis par les atomes et les noyaux n'est pas infini en raison d'une petite incertitude sur leur énergie. Toutes se propagent dans le vide avec une célérité d’environ 3,00.10 8 m.s-1. Pour s'échauffer. L'équilibre dynamique de la Terre correspond à la constance de la température moyenne du sol, il est permis … Ces rayonnements peuvent être dangereux. • Lorsque le rayonnement solaire incident est absorbé par la surface terrestre, celle-ci émet un rayonnement infrarouge (longueur d'onde voisine supérieure à 780 nm et inférieure à 1 mm). Il émet sur la totalité du spectre électromagnétique. Rayonnement de la Terre, rayonnement émis par la Terre vers l'espace dans le domaine infrarouge, à des longueurs d'onde supérieures à 4 μm, avec un maximum vers 11 μm. Effet de serre 2. Les ondes lumineuses visibles par notre œil ne représentent qu’une petite partie du vaste domaine des ondes électromagnétiques. Pression de rayonnement, pression exercée par un rayonnement électromagnétique sur une surface réfléchissante ou absorbante placée sur son trajet. Bases sur cette methode, les resultats experimentaux des experiences de laboratoire et des essais en conditions reelles pour la. L'a tmosphère et la surface terrestre émettent en retour un rayonnement infrarouge que les nuages et les gaz à effet de serre (vapeur d'eau, dioxyde de carbone, ozone et méthane principalement) absorbent et réémettent en grande partie vers le sol. B L'équilibre dynamique. Le transfert par diffusion entre deux corps nécessite un milieu matériel, siège de la diffusion. - L'infrarouge thermique Dans ce domaine spectral (4μm à 15μm), le rayonnement dépend des propriétés d'émissivité des surfaces et les capteurs satellitaires mesurent la température apparente des objets. Donnée : la vitesse de propagation de la lumière dans le vide vaut c = 3,0 × 108 m∙s-1. Voir la correction. Document 2b Le rayonnement émis par la Terre Question 4°) Déterminer le type de rayonnement émis par la Terre et indiquer la longueur d’onde λmax associé au pic du spectre. 2. Ils traversent le verre d’une vitre ou d’une baie vitrée. Ces derniers correspondent aux rayonnements infrarouges. Application : imagerie satellitale dans le canal IR vapeur d'eau III-Bilan radiatif de la Terre. Question : En exploitant les documents 1 et 2, compléter le schéma fourni en annexe (annexe à rendre avec la copie) et rédiger un texte argumenté qui explique comment l’effet de serre influence la température moyenne de surface de la Terre. La majeure partie du rayonnement terrestre est absorbée dans la partie inférieure de la troposphère. Le rayonnement du soleil. Ainsi chauffés, ces gaz émettent à leur tour des rayonnements, dont les longueurs d’onde sont proches de celles des rayonnements émis par la Terre, dans toutes les directions, y compris vers la surface de la Terre qui voit sa température augmenter. Caractériser un rayonnement monochromatique par sa longueur d’onde dans le vide ou dans l’air : 14. Absorption d’une part du rayonnement solaire par l’atmosphère. Par conséquent, le transfert peut se réaliser dans le vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale. La Terre, dont la température est proche de 285K (12°C, soit 20 fois moins que le soleil) émet son maximum de rayonnement pour des longueurs d’onde proche de 10 µm (20 fois plus grandes que pour le soleil). Seule une partie de ces rayonnements parvient à la surface de la Terre, dont une partie des rayonnements ultraviolets dont la longueur d'onde est comprise entre 100 et 400 nm. 3-Relever les longueurs d’onde des maximums d’émission du Soleil et de la Terre. Ainsi, la Terre (surface et atmosphère) émet un rayonnement de longueurs d'onde entre 5 et 100 micromètres. Elles sont centrées sur les longueurs d'onde 2,5μm, 3,5μm et 5μm. La répartition de l' énergie émise entre les différentes longueurs d'onde présentes ne dépend que de la température. Outgoing Longwave Radiation (OLR) (Rayonnement infrarouge émis par la Terre) : Current Daily Outgoing Longwave Radiation-Daytime-NOAA14 AVHRR (mesure quotidienne, le jour) Current Daily Outgoing Longwave Radiation-Nighttime-NOAA14 AVHRR (mesure quotidienne, la nuit) Rayonnement et température Des surfaces de températures différentes ont leur émission maximale à différentes longueurs d’ondes. La puissance par unité de surface de ce rayonnement augmente avec la température. L’atmosphère émet un rayonnement infrarouge vers la Terre. L’énergie entrant dans le système climatique l’est sous forme de rayonnement dont la longueur d’onde est typiquement inférieure à 4 microns. E. Ouvrard (PC Lycée Dupuy de Lôme) Thermodynamique 3 / 10. Il a été estimé que plus de 99% du rayonnement émis par la surface de la Terre est contenu dans la plage infrarouge de 4 à 100 µ, avec un maximum à environ 10 µ. Ce rayonnement sortant des ondes longues émis par la surface de la Terre est appelé rayonnement terrestre. Type de rayonnements Longueur d’onde Rayonnements ionisants électromagnétiques : γ, X λ < 100 nm Rayonnements ultraviolets 100 nm < λ < 400 nm Lumière visible 400 nm < λ < 800 nm Infrarouge 800 nm < λ < 104 nm Hyperfréquence 0,1mm < λ < 10m Ondes radio 10 m < λ < 104 m Tableau 1 Longueur d’onde des rayonnements Les ondes radio, supérieures à 1400 nanomètres (nm) sont les plus longues mais elles sont cependant très faibles à la surface de la Terre. Le rayonnement béta, émis par un atome radioactif, est un faisceau d'électrons. Les rayonnements qui forment l'énergie solaire sont constitués d'ondes électromagnétiques qui varient en longueur. Cependant les longueurs d'onde ne sont pas réparties de manière uniforme : il existe un intervalle pour lequel l'émission de rayonnement électromagnétique est maximum. Une onde électromagnétique a une longueur d’onde dans le vide =1,5.10-5m. Absorption du rayonnement infrarouge émis par la Terre 3. Son spectre est donné par la loi de Planck, la longueur d'onde correspondant au maximum d'émission par la loi de Wien et l'énergie totale rayonnée par la loi de Stefan. La neige fraîche absorbe les rayons infrarouges de la Terre et de l’atmosphère et réfléchit les rayons du soleil. Il faut signaler que dans le cas d’une longueur d’onde inférieure à 310 nm, la photodissociation libère un atome d’oxygène excité, c’est à dire porté à une énergie supérieure à son énergie minimale. Un bon absorbeur à une longueur d'onde donnée est également un bon radiateur à la même longueur d'onde. Longueur d’onde. [Version Textuelle - figure 5] Depuis quelques temps, la région des hyperfréquences suscite beaucoup d'intérêt en télédétection. Le sol émet un rayonnement électromagnétique dans le domaine infrarouge de longueur d'onde \lambda\approx10\text{ µm} provoqué par les rayonnements qu'il absorbe. Une partie de cette puissance est absorbée par l’atmosphère, qui elle-même émet un rayonnement infrarouge vers le sol et vers l’espace effet de serre. Document 2b Le rayonnement émis par la Terre Question 4°) Déterminer le type de rayonnement émis par la Terre et indiquer la longueur d’onde λmax associé au pic du spectre. Dans ce bilan, 20 % du rayonnement solaire semble non comptabilisé. Ces rayonnements étant arrêtés par l’atmosphère, ils ne sont donc pas nocifs pour l’Homme. Fig. Plus la longueur caractéristique de l'oscillation (la longueur d'onde) est courte, plus l'onde est concentrée dans l'espace. Selon la longueur d’onde du rayonnement, les effets sont différents. Le rayonnement IR émis par la Terre est en grande partie arrêté par les gaz à effet de serre de l’atmosphère (vapeur d’eau, dioxyde de carbone, méthane, ozone, …) et renvoyé vers la surface du sol. 1. Spectre du rayonnement solaire (source : wikipedia) On constate également sur cette figure que l’énergie émise par le soleil décroit fortement avec la longueur d’onde : la courbe s’affaisse très vite vers la droite, alors qu’elle est encore bien loin d’atteindre les plus hautes fréquences radios. Ceci permet une certaine localisation. La longueur d'onde de ces rayonnements dépend de la température de la surface émettrice. Exercice 1 (6 points) Rayonnements UV et IR. Si l’atmosphère est transparente pour le rayonnement visible, les ultras violets ou les infrarouges eux, ont … Le rayonnement infrarouge émis par la Terre se situe pour des longueurs d’ondes comprises entre 3 µm et 1 mm.