Énergie solaire

La Terre essaie constamment de maintenir un équilibre énergétique avec l’atmosphère. La plupart de l’énergie qui atteint la surface de la Terre provient du Soleil. Environ 44% du rayonnement solaire se trouve dans les longueurs d’onde de la lumière visible, mais le Soleil émet également des infrarouges, des ultraviolets et d’autres longueurs d’onde. Lorsqu’elles sont vues ensemble, toutes les longueurs d’onde de la lumière visible apparaissent en blanc. Mais un prisme ou des gouttelettes d’eau peuvent briser la lumière blanche en différentes longueurs d’onde de sorte que des couleurs distinctes apparaissent.

De l’énergie solaire qui atteint l’atmosphère extérieure, les longueurs d’onde UV ont la plus grande énergie. Environ 7% seulement du rayonnement solaire se trouve dans les longueurs d’onde UV. Les trois types sont:

  • UVC: l’ultraviolet de plus haute énergie, n’atteint pas du tout la surface de la planète.
  • UVB: la deuxième énergie la plus élevée, est également principalement arrêtée dans l’atmosphère.
  • UVA: l’énergie la plus basse, traverse l’atmosphère jusqu’au sol.

Le rayonnement solaire restant est la plus longue longueur d’onde, infrarouge. La plupart des objets rayonnent de l’énergie infrarouge, que nous ressentons comme de la chaleur. Certaines des longueurs d’onde du rayonnement solaire traversant l’atmosphère peuvent être perdues car elles sont absorbées par divers gaz. L’ozone élimine complètement les UVC, la plupart des UVB et certains UVA de la lumière solaire entrante. L’oxygène, le dioxyde de carbone et la vapeur d’eau filtrent également certaines longueurs d’onde.

Rayonnement solaire sur Terre

Différentes parties de la Terre reçoivent différentes quantités de rayonnement solaire. Quelle partie de la planète reçoit le plus d’insolation? Les rayons du soleil frappent la surface le plus directement à l’équateur. Différentes zones reçoivent également différentes quantités de soleil au cours des différentes saisons. Qu’est-ce qui cause les saisons? Les saisons sont causées par la direction de l’axe de la Terre par rapport au Soleil.

La Terre tourne autour du Soleil une fois par an et tourne sur son axe de rotation une fois par jour. Cet axe de rotation est incliné de 23,5 degrés par rapport à la verticale par rapport à son plan d’orbite autour du Soleil. L’axe de rotation est dirigé vers Polaris, l’étoile polaire . Pendant que la Terre tourne autour du Soleil, l’inclinaison de l’axe de la Terre reste alignée avec l’étoile polaire.

Été de l’hémisphère nord

Le pôle Nord est incliné vers le soleil et les rayons du soleil frappent l’hémisphère nord plus directement en été. Au solstice d’été, le 21 ou le 22 juin, les rayons du Soleil ont frappé la Terre le plus directement le long du tropique du Cancer (23,5 degrés N); c’est-à-dire que l’angle d’incidence des rayons du soleil est nul (l’angle d’incidence est la déviation de l’angle d’un rayon entrant par la suite; c’est l’angle auquel les rayons du soleil frappent la terre à midi à un endroit donné). Quand c’est le solstice d’été dans l’hémisphère nord, c’est le solstice d’hiver dans l’hémisphère sud.

Hiver de l’hémisphère nord

Le solstice d’hiver pour l’hémisphère Nord a lieu le 21 ou le 22 décembre. L’inclinaison de l’axe de la Terre s’éloigne du Soleil. La lumière du soleil est répartie sur une plus grande zone, de sorte que cette zone n’est pas autant chauffée. Avec moins d’heures de clarté en hiver, le soleil a également moins de temps pour réchauffer la région. Quand c’est l’hiver dans l’hémisphère Nord, c’est l’été dans l’hémisphère Sud.

Équinoxe

À mi-chemin entre les deux solstices, les rayons du soleil brillent le plus directement à l’équateur, c’est l’équinoxe. Les heures de jour et de nuit sont exactement égales sur un équinoxe. L’équinoxe d’automne a lieu le 22 ou 23 septembre et l’équinoxe de printemps  se produit le 21 ou 22 mars dans l’hémisphère Nord.


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