Séquence 4 : Le rayonnement solaire


Le Soleil transmet à la Terre de l'énergie par rayonnement électromagnétique. 


Savoirs

L'énergie dégagée par les réactions de fusion de l'hydrogène qui se produisent dans les étoiles les maintient à une température très élevée. 

Du fait de l'équivalence masse-énergie (relation d'Einstein), ces réactions s'accompagnent d'une diminution de la masse solaire au cours du temps. 

Comme tous les corps matériels, les étoiles et le Soleil émettent des ondes électromagnétiques et donc perdent de l'énergie par rayonnement. 

Le spectre du rayonnement émis par la surface (modélisé par un spectre de corps noir) dépend seulement de la température de surface de l'étoile. 

Le spectre d'un corps noir est caractérisé par les propriétés suivantes :

- La longueur d'onde d'émission maximale est inversement proportionnelle à la température (loi de Wien)

- En puissance émise par unité de surface est proportionnelle à la puissance quatrième de la température (loi de Stefan)


La puissance radiative reçue du Soleil par une surface plane est proportionnelle à l'air de la surface et dépend de l'angle entre la normale à la surface et la direction du Soleil.

De ce fait, la puissance solaire reçue par unité de surface terrestre dépend : 

- de l'heure (variation journalière);

- du moment de l'année (variation saisonnière);

- de la latitude (zonation climatique).

Savoir-faire

A partir d'une représentation graphique du spectre d'émission du corps noir à une température donnée, déterminer la longueur d'onde d'émission maximale.

Appliquer la loi de Wien pour déterminer la température de surface d'un objet assimilé à un corps noir à partir de la longueur d'onde d'émission maximale.

 

Liens mathématiques :

- grandeurs quotients, grandeurs et mesures, calcul algébrique, résolution d'équations

- représentation graphique

- proportionnalité

- calcul algébrique sur les puissances a puissance quatrième de la température (loi de Stefan)

 

 

 

 


Sur un schéma, identifier les configurations pour lesquelles la puissance reçue par une surface est maximale ou minimale. 

Analyser, interpréter et représenter graphiquement des données de températures. Calculer des moyennes temporelles de températures. 

Etudier des effets liés à l'exposition des êtres humains au rayonnement solaire. 

 

Liens mathématiques : 

- représentation graphique

- grandeurs quotients, grandeurs et mesures, nombres relatifs

- calcul de moyennes

- géométrie 



Pour l'année 2023/2024, cette séquence est traitée par l'enseignante de physique/chimie


Quizz de révisions :

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