En bref Tout corps émet et reçoit de l'énergie sous forme de rayonnements électromagnétiques. L'absorption de ces rayonnements se fait à l'échelle microscopique mais ses effets sont visibles à l'échelle macroscopique : l'augmentation de l'effet de serre en est un exemple.

ITransfert d'énergie par rayonnement

Tout objet présent dans l'Univers (Soleil, Terre, êtres vivants, neige, métaux…) émet des rayonnements électromagnétiques et perd ainsi de l'énergie.

Plus la température de l'objet est élevée, plus il perd de l'énergie.

Un objet ne peut émettre que les rayonnements qu'il est capable d'absorber.

Lorsqu'un corps absorbe un rayonnement électromagnétique, son énergie augmente.

L'énergie passe de l'objet qui émet des rayonnements électromagnétiques à un objet qui les absorbe : c'est un transfert d'énergie par rayonnement.

IIAbsorption du rayonnement terrestre par les gaz à effet de serre

L'atmosphère terrestre contient des gaz dits à « effet de serre » (eau, dioxyde de carbone, protoxyde d'azote, ozone, méthane). Ces gaz laissent passer les rayonnements solaires (visibles), et absorbent puis renvoient vers la Terre, les rayonnements infrarouges qu'elle émet, la chaleur est alors piégée dans l'atmosphère : c'est l'effet de serre.

L'effet de serre est indispensable à la vie sur Terre : sans gaz à effet de serre dans l'atmosphère terrestre, les rayonnements solaires seraient intégralement réfléchis par le sol vers l'espace, la température moyenne de la Terre serait alors de −18 °C. Avec les gaz à effet de serre dans l'atmosphère, elle est de 15 °C.

Certaines activités humaines rejettent beaucoup de gaz à effet de serre, ce qui déséquilibre ­l'effet de serre naturel et augmente la température moyenne de la Terre. Il est indispensable et urgent que les êtres humains mettent tout en œuvre pour stopper le réchauffement climatique.

Méthode

Comparer des grandeurs

Les graphiques suivants indiquent la puissance par unité de surface des rayonnements émis par la Terre et par le Soleil en fonction de la longueur d'onde λ du rayonnement.

1 Quelle est la puissance maximale par mètre carré des rayonnements émis par la Terre et le Soleil ?

2 Comparer les puissances maximales par mètre carré des rayonnements émis par la Terre et par le Soleil.

Conseils

1 Lis bien les unités sur les axes du graphique.

2 Pour comparer des grandeurs, fais le rapport des deux grandeurs exprimées dans la même unité. Il est plus simple de mettre la plus grande valeur au numérateur, le résultat nous indique combien de fois la valeur du numérateur est supérieure à la valeur du dénominateur.

Solution

1 Graphiquement, nous obtenons :

P_{max Terre} = 2,9 × 10¹ W/m² et P_{max Soleil} = 1,0 × 10⁸ W/m².

2 Rapport des puissances :

$\frac{{\text{Π}}_{\mathrm{\mu \alpha \xi }\text{Σολειλ}}}{{\text{Π}}_{\mathrm{\mu \alpha \xi }\text{Τερρε}}}=\frac{\mathrm{1,0}\times {10}^8}{\mathrm{2,9}\times {10}^1}=\mathrm{3,4}\times {10}^6$. Donc les rayonnements maximum émis par le Soleil sont plus de 1 000 000 fois plus puissants que ceux émis par la Terre.