Fiche cours - Chapitre 1 - Le rayonnement solaire

Savoirs et savoir-faire à acquérir

Savoirs	Savoir -faire
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). La puissance émise par unité de surface est proportionnelle à la puissance quatrième de la température (loi de Stefan).	À 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. ↔ Grandeurs quotients, grandeurs et mesures, calcul algébrique, résolution d’équations. ↔ Représentation graphique. ↔ Proportionnalité. ↔ Calcul algébrique sur les puissances.
La puissance radiative reçue du Soleil par une surface plane est proportionnelle à l’aire 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).	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. Étudier des effets liés à l’exposition des êtres humains au rayonnement solaire. ↔ Représentation graphique. ↔ Grandeurs quotients, grandeurs et mesures, nombres relatifs. ↔ Calcul de moyennes. ↔ Géométrie.

Savoirs

Savoir -faire

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).

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

À 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.

↔ Grandeurs quotients, grandeurs et mesures, calcul algébrique, résolution d’équations.

↔ Représentation graphique.

↔ Proportionnalité.

↔ Calcul algébrique sur les puissances.

La puissance radiative reçue du Soleil par une surface plane est proportionnelle à l’aire 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).

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.

Étudier des effets liés à l’exposition des êtres humains au rayonnement solaire.

↔ Représentation graphique.

↔ Grandeurs quotients, grandeurs et mesures, nombres relatifs.

↔ Calcul de moyennes.

↔ Géométrie.

Attention :

Vous allez « construire » votre propre fiche de cours en répondant aux questions suivantes en vous servant de vos connaissances et des différentes activités réalisées dans le Livre scolaire.

D'où vient l'énergie dégagée par le Soleil ?
Pourquoi la masse du Soleil diminue-t-elle au cours du temps ?
Donner des exemples de rayonnement électromagnétiques. Qu'ont-ils en commun ?
Sachant que le Soleil peut être assimilé à un « corps noir » (qui absorbent tous les rayonnement électromagnétiques qu'il reçoit), que permet de montrer la loi de Wien ?
Donner l'expression de la loi de Wien.
Qu'est-ce que la température absolue d'un corps ?
Comment peut-on déterminer la longueur d'onde d'émission maximale de rayonnement du Soleil ?
De quels paramètres dépend la puissance solaire reçue par unité de surface terrestre ?
Dans quelle configuration cette puissance reçue sur Terre est minimale ?
Quels sont les effets de l'exposition des êtres humains au rayonnement solaire

Bilan en vidéo :

Lien : LLS.fr/23ES1Bilan4

Exercices :

Exercices du Livre Scolaire :

QCU p 90, N°1, 2 & 3 p 91

N°12 & 13 p 92

N°14 & 15 p 93