Le rayonnement solaire qui atteint la surface terrestre traverse un disque (fictif) de rayon égal au rayon de la terre R_T. La surface de ce disque est S_{\text{disque}} = \pi \times R_T^2 . La puissance reçue est égale au produit de la puissance surfacique et de la surface de ce disque.
La surface terrestre reçoit 492 W/m2 répartis comme suit : 168 W/m2 proviennent du rayonnement solaire parvenant à la surface terrestre ; 324 W/m2 proviennent de l'atmosphère sous forme de rayonnement infrarouge.
Seuls les rayons qui traversent le disque imaginaire de rayon égal à celui de la Terre (RT) atteignent la Terre. La puissance Pterre est donc proportionnelle à la surface de ce disque imaginaire. On en conclue que la puissance reçue par la Terre est égale à 1,74.1017 W.
Le rayonnement solaire incident (342 W.m-2) est partiellement réfléchi et diffusé par l'atmosphère (77 W.m-2), et une partie est directement absorbée par l'atmosphère (67 W.m-2). Le rayonnement qui parvient à la surface terrestre est soit réfléchi vers l'atmosphère (30 W.m-2) soit absorbé au niveau du sol (168 W.m-2).
En courant continu la puissance P reçue par un appareil est égale au produit de sa tension U et l'intensité du courant reçu I.
Une énergie renouvelable, inépuisable à l'échelle humaine
Après avoir parcouru une distance d'environ 150 millions de kilomètres, l'irradiation solaire arrive à l'extérieur de l'atmosphère de la Terre avec une puissance d'environ 1 367 W/m². C'est ce qu'on appelle la constante solaire.
La proportion de la puissance totale émise par le Soleil et atteignant la Terre est déterminée par le rayon de celle-ci et sa distance au Soleil. En tenant compte de ces paramètres, on peut montrer que la puissance surfacique du rayonnement solaire au niveau du sol terrestre est en moyenne de 341 W·m–2.
Le rayonnement solaire désigne l'ensemble des ondes électromagnétiques émises par le Soleil. Il se compose donc d'ultraviolets, de la lumière visible, mais également d'ondes radio en plus de rayons cosmiques.
Ainsi, environ 30 % de la puissance solaire atteignant la Terre (en haut de l'atmosphère) est réfléchie par l'atmosphère et la surface terrestre vers l'espace tandis que les 70 % restants sont absorbés par l'atmosphère et la surface terrestre.
Les panneaux solaires proposés dans le commerce sont de plus en plus puissants. En 2021, ils avaient généralement une puissance nominale comprise en 300 Wc et 330 Wc. Certains ont une puissance supérieure, de 375 Wc à 400 Wc. En un an, un panneau solaire produit donc entre 270 kWh et 420 kWh.
Psurfacique = Ps / As W.m-2 = 1,36.103 W.m-2 La Terre ne reçois de toute cette puissance par m² que ce qui arrive sur la surface Sdisque.
L'énergie totale produite E_p représente le nombre de kilowatts heure (kWh) produit par le panneau en une année. Elle se calcule en utilisant la formule suivante : E_p = r*Ens*P_c.
on mesure la puissance au sol mais la constante solaire se mesure hors de l'atmosphère, la constante solaire, puissance reçue hors atmosphère, au m2 sera donc : Cte Sol = P (mesurée) x 1/0,7 car l'atmosphère absorbe environ 30% du rayonnement.
L'albédo global de la Terre, environ 0.30, a un effet significatif sur la température d'équilibre de la Terre. Il modifie la quantité d'énergie solaire réfléchie par la Terre par rapport à la quantité absorbée. Cela modifie l'équilibre thermique de la Terre et donc le bilan énergétique de la Terre.
Lorsque le rayonnement solaire arrive sur le sol de notre planète, il est en partie réfléchi. Cette réflexion, qui dépend de la couleur et de la matière de la surface concernée, est nommée « albédo ». C'est ce phénomène qui permet d'expliquer en partie les basses températures des régions polaires.
Mais il a encore de belles années devant lui… Âgé de 4,6 milliards d'années, il devrait briller durant encore 5 milliards d'années. Tu n'as donc pas à craindre d'être un jour privée de ses chauds rayons ! Chaque seconde, le Soleil transforme 600 millions de tonnes d'hydrogène en hélium.
Le rayonnement solaire est l'ensemble des ondes électromagnétiques émises par le Soleil.
Soleil et rayonnement
Cette énergie, aussi appelée « spectre électromagnétique », se présente sous forme d'ondes radio, de micro-ondes, de rayonnement infrarouge, de lumière visible, de rayons ultraviolets, de rayons X et de rayonnement gamma.
Bilan radiatif de la Terre : qu'est-ce que c'est ? Le bilan radiatif de la Terre quantifie l'énergie reçue et perdue par le système climatique terrestre, donc au niveau de l'atmosphère, du sol et des océans. Lorsque le bilan est nul, la température moyenne de notre planète reste stable.
Au niveau de la terre, hors atmosphère, le rayonnement solaire a une densité de puissance de 1353 W/m2 en moyenne (c'est ce qu'on appelle la "constante" solaire, bien qu'il s'agisse d'une moyenne).
Calcul de l'éclairement en un point d'une surface en fonction de l'intensité lumineuse : L'éclairement en un point est inversement proportionnel au carré de la distance de la source de lumière. Si on double la distance, on éclaire 4 (2² = 2 x 2) fois moins. Exemple : une lampe de 75 W émet 1000 Lumens.
La puissance mécanique d'une force est l'énergie que l'on peut acquérir ou perdre avec cette force sur un temps donné. On retrouve aisément ce résultat en dérivant le travail d'une force.
La Lune, seul satellite naturel de la Terre, reçoit l'essentiel de sa puissance de la part du Soleil. On la modélise par une boule de rayon RL=1737 km. On considérera que la distance moyenne entre la Lune et le Soleil est égale à celle entre la Terre et le Soleil, soit D=149,6×106 km.
La puissance reçue par un récepteur est égale au produit de l'intensité qui le traverse par la tension entre ses bornes.