Fascicule de Travaux Dirigés LA 215

TD 3 : Eet de serre
1 Système Terre/Soleil
On cherche ici à estimer la température de la planète Terre, fonction du réchauement
dû au Soleil et du refroidissement par rayonnement infrarouge sortant de la Terre.
Données :
• Puissance du Soleil : P S =3,9.10 26 W ;
• Distance moyenne Terre/Soleil : R=1,496.10 11 m ;
• Rayon moyen de la Terre : a=6,37.10 6 m ;
• Constante de Stephan : σ=5,67.10 −8 W.m −2 .K −4 ;
• Albedo moyen : α=0,3.
1.1 Etant donnée la puissance du Soleil, calculer le ux d'énergie à l'endroit de l'orbite
terrestre.
1.2 Calculer la quantité totale Q de radiation solaire eectivement absorbée par la Terre.
1.3 Le ux de chaleur reçue par unité de surface sur la Terre varie selon la saison, la latitude,
etc. Montrer qu'une estimation moyenne globale et annuelle de ce ux est égale à Q (1 − α).
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1.4 La température moyenne globale de la Terre, en première approximation, est constante
dans le temps. Par conséquent, toute la radiation absorbée doit être équilibrée par la radiation
terrestre sortante. En d'autres termes, on peut voir la Terre comme un corps noir, en équilibre
radiatif avec le Soleil, également considéré comme un corps noir. Calculer la température
d'équilibre de la surface de la Terre avec ces approximations.
1.5 La température d'équilibre radiatif calculée est-elle une bonne approximation de la vraie
température de surface de la Terre ? Discuter les raisons physiques qui peuvent expliquer cette
éventuelle diérence.
2 Eet de serre et température à la surface de la Terre
Nous allons maintenant prendre en considération l'eet de serre, c'est à dire l'eet de
l'atmosphère sur le bilan radiatif à la surface de la Terre. Ceci nous donnera une estimation
légèrement moins approximative de la température de surface.
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