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Le petit mot de Jacques
Un incident dans l'espace est-il nécessairement sans gravité?Attentes de fin de fiche
- Décrire les principaux facteurs qui influent sur la quantité d'énergie solaire reçue à la surface de la Terre;
- Décrire le phénomène des marées à l'aide de l'effet gravitationnel du système Terre-Lune;
- Qualifier les défis relatifs à l'exploitation de l'énergie solaire et de l'énergie marémotrice;
- Se familiariser avec le programme de science et technologie, (SCT-4061).
L'énergie venue de l'espace
Sous quelle forme la terre reçoit-elle l'énergie du soleil ?
La composition du Soleil, sa température et les réactions thermonucléaires qui ont lieu en son sein produisent de la lumière et de la chaleur. L'énergie que nous recevons sur terre a donc la forme d'un rayonnement.
Ce rayonnement est composé de plusieurs longueurs d'ondes et chacune transporte une énergie qui lui est propre. L'intensité de ce rayonnement dépend des longueurs d'onde qui le compose. La carte de ces longueurs d'ondes s'appelle le spectre électromagnétique (voir figure ci-dessous).
Source : www.cea.fr
L'énergie lumineuse que reçoit vraiment la Terre s'appelle l'irradiance. Elle représente ce qui reste après avoir enlevé tout ce qui a été absorbé par les différents milieux traversés ou retourné dans l'espace. L'insolation dépend de plusieurs facteurs :
Comme le montre bien la figure précédente, la lumière visible n'est qu'une fraction de toute la gamme des longueurs d'ondes qui composent le spectre. Pour aller plus loin, vous pouvez consulter cette page sur le Soleil (très complète).
Quelle quantité de l'énergie du soleil la terre absorbe-t-elle?
L'irradiance
Toutes les longueurs d'onde du spectre sont émises par le Soleil mais seule une partie d'entre elles arrive sur Terre. Pour plus de détails sur les phénomènes physiques qui influencent la direction ou l'énergie de la lumière lorsqu'elle voyage à travers différents milieux, consultez l'animation ci-dessous.Source : www.cea.fr
L'énergie lumineuse que reçoit vraiment la Terre s'appelle l'irradiance. Elle représente ce qui reste après avoir enlevé tout ce qui a été absorbé par les différents milieux traversés ou retourné dans l'espace. L'insolation dépend de plusieurs facteurs :
- visualisez cette vidéo pour comprendre l'impact de la latitude et des saisons ;
- visualisez cette vidéo pour comprendre l'impact de l'atmosphère.
Pour aller un peu plus loin
- Des pourcentages d'absorption de l'énergie lumineuse sont donnés dans la vidéo précédente selon que la lumière entre en contact avec les océans, la terre ou les forêts. Quelle mesure est utilisée pour représenter ce qui est absorbé de ce qui est réfléchi par une surface donnée ? C'est l’Albédo.
« Suivant la nature de la surface sur laquelle arrive le flux solaire, une partie plus ou moins importante de ce flux se réfléchit sur cette surface. Le rapport Flux réfléchi / Flux incident est appelé albédo et est caractéristique de la surface soumise aux rayons solaires. L'albédo est en moyenne 30 % pour le globe terrestre : 5-10 % pour les océans (sans couverture nuageuse), 10-15 % pour les forêts, 30-50 % pour les déserts, 60-85 % pour la neige et la glace, 15-20 % pour les zones urbaines. L’albédo des différentes zones de la planète varie selon les saisons. En moyenne, 70% de l’énergie qui parvient à la Terre y reste et permet de réchauffer la planète.» (extrait du texte Atelier, espace et environnement disponible à cette adresse, consulté en mai 2013).
Question : expliquez comment la fonte des glaces pourrait modifier les saisons ; des éléments de réponse sont présents dans cette vidéo. - Pourquoi les panneaux solaires ne sont pas aussi efficaces qu'on le voudrait? Des éléments de réponse sont présents dans cette vidéo. De plus, pour mieux saisir comment fonctionnent les panneaux photovoltaïques, visionnez cette vidéo.
Le système Terre-Lune (effet gravitationnel)
Au delà des changements d'humeur chez les humains, la Lune brille par son effet gravitationnel sur les marées. C'est l'effet de cette force qui peut être récupérée et transformée en énergie électrique.
Si c'est la marée haute d'un côté de la planète, est-ce que c'est la marée basse au même moment de l'autre côté? Éléments de réponse dans cette animation.
Question : pourquoi y a-t-il des marées et à quel moment du cycle lunaire est-il préférable de se peser ?
Question : peut-on utiliser l'énergie des marées pour la transformer en électricité?
On dit alors qu'on utilise l'énergie marémotrice. Deux techniques existent actuellement, soit par l'utilisation de l'énergie potentielle de l'eau accumulée lors de la marée haute, soit par l'utilisation cinétique de l'eau lors des mouvements dus à la marée. Plus de détails ici.
À l'aide de ce qui précède, de votre accès à ERPI en ligne ou de tout autre ressource pertinente, vous compléterez les fiches suivantes :
1. Fiche synthèse
2. Activité de soutien
À l'aide de ce qui précède, de votre accès à ERPI en ligne ou de tout autre ressource pertinente, vous compléterez les fiches suivantes :
1. Fiche synthèse
2. Activité de soutien
Repères culturels
Savez-vous que BrightSource Energy, spécialiste de l'énergie solaire, a installé la plus grande centrale électrique utilisant cette source d'énergie dans le désert de la Californie. Google y a d'ailleurs investi plusieurs millions de dollars. Ce qui est particulier avec cette centrale, c'est qu'elle fonctionne avec des miroirs plutôt qu'avec des panneaux photovoltaïques. Pour en savoir plus: http://www.internet-conception.net/fr/À vous la parole!
La Lune
Les mythes et légendes à propos de la Lune :
- Naissance de bébés ;
- Coupe de cheveux ;
Le Soleil
Les manifestions du rayonnement du Soleil dans l'atmosphère, est-ce que les arcs-en-ciel et les aurores boréales sont causés par les mêmes longueurs d'onde du spectre lumineux du Soleil?- Les arcs-en-ciel
- Les aurores boréales: études par la NASA (en anglais)