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Introduction
Le Soleil, alimenté en énergie par la fusion nucléaire en son cœur, émet en permanence à travers sa surface un rayonnement qui est transmis à l'ensemble du système solaire. Une partie seulement atteint notre planète.
Quelle fraction de la puissance émise par le Soleil est interceptée par la Terre ?
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Ce que j'ai déjà vu
L'origine de l'énergie atteignant la Terre
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Documents
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Doc. 1
Le rayonnement solaire
L'énergie solaire est émise à la surface du Soleil de
manière homogène dans toutes les directions de
l'espace.
La puissance totale traversant une surface sphérique
centrée sur le Soleil reste constante quel que soit le
rayon de la sphère. Cependant, plus le rayon de cette
sphère grandit, plus sa surface est grande : la puissance
qui traverse une même unité de surface (en W·m-2)
est donc d'autant plus faible que l'on s'éloigne du
Soleil. L'énergie solaire reçue par notre planète en
haut de son atmosphère est appelée constante solaire
et est mesurée par des satellites dans l'espace, en orbite
terrestre.
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Doc. 2
La Terre sur son orbite
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Le schéma n'est pas à l'échelle.
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Doc. 3
Une modélisation
Le zoom est accessible dans la version Premium.
À l'arrière d'une feuille plaquée contre une balle de golf, Raphaëlle entoure l'ombre de la balle. Il s'agit d'un disque dont le rayon est identique à celui de la balle de golf.
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Questions
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On rappelle que la surface S d'une sphère de rayon R s'exprime : S=4 \pi R^{2}. Si l'on se place à la distance D du Soleil, sur quelle surface est répartie la puissance émise par le Soleil ?
Que cherche à modéliser Raphaëlle dans son expérience ? À quoi correspondent les différents éléments ?
3. Déduisez-en l'expression littérale de la surface interceptant le rayonnement solaire lorsqu'il parvient sur Terre.
4.
Synthèse
Déterminez l'expression littérale de la fraction du rayonnement solaire qui est interceptée par la Terre. On pourra montrer que cette grandeur s'exprime comme le quotient de deux surfaces. Effectuez l'application numérique (le rayon terrestre vaut R_\text{T}= 6 371 km).
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