Comment l'énergie thermique passe-t-elle du soleil à la terre ?

Par rayonnement.
Comme il n'y a pas d'atmosphère dans l'espace en dehors de la Terre, il n'y a donc aucune chance de dissipation de chaleur entre le Soleil et la Terre. La lumière voyageant du Soleil à la Terre transmet de la chaleur à la Terre par rayonnement.

La chaleur se déplace toujours des endroits chauds vers les endroits froids. Parce que le soleil est plus chaud que la terre et produit beaucoup de chaleur en raison de réactions de fusion, c'est pourquoi la chaleur se déplace vers la terre. La chaleur a besoin d'un canal pour voyager. Mais le rayonnement peut voyager à travers des espaces vides. Ces rayonnements sont filtrés par la couche d'ozone.

L'énergie thermique est une forme d'ondes électromagnétiques de courte longueur d'onde. (la longueur d'onde diffère en fonction de la température du corps d'où elle est émise) les ondes électromagnétiques n'ont besoin d'aucun support matériel pour voyager. Ainsi, la chaleur du soleil atteint la terre par rayonnement où la chaleur est transféré sans contact.

Une fois que l'énergie thermique du soleil atteint la terre, elle est utilisée par les plantes pour la respiration et stockée dans les plantes/fruits/végétaux. L'énergie est transmise à d'autres organismes qui mangent ces plantes et leurs cellules respirent. Ensuite, l'énergie est transférée en mouvement. Le soleil est donc la source d'énergie pour la vie sur Terre. L'énergie thermique est transformée en tous les autres types d'énergie au cours de la vie.

Le soleil est comme un réacteur nucléaire composé principalement d'hydrogène et d'hélium. Grâce à la réaction de ces gaz, le soleil émet des rayonnements sous forme de rayons UV. Ces rayons voyagent à travers l'espace en frappant la Terre. de notre bouclier magnétique. Sinon, nous ferions frire. Mais c'est ainsi que la Terre reçoit la chaleur du Soleil.

L'énergie solaire
du soleil à la terre L'
espace extra-atmosphérique
L'énorme quantité d'énergie émise en permanence par le soleil est dispersée dans l'espace extra-atmosphérique dans toutes les directions. Seule une petite fraction de cette énergie est interceptée par la terre et d'autres planètes solaires.
L'énergie solaire atteignant la périphérie de l'atmosphère terrestre est considérée comme constante à toutes fins pratiques et est connue sous le nom de constante solaire. En raison de la difficulté à obtenir des mesures précises, la valeur exacte de la constante solaire n'est pas connue avec certitude, mais on pense qu'elle se situe entre 1 353 et 1 395 W/m2 (environ 1,4 kW/m2 ou 2,0 cal/cm2/min). La valeur de la constante solaire est estimée à partir du rayonnement solaire reçu sur une unité de surface exposée perpendiculairement aux rayons du soleil à une distance moyenne entre le soleil et la terre.

En traversant l'espace extra-atmosphérique caractérisé par le vide, les différents types d'énergie solaire restent intacts et ne sont modifiés que lorsque le rayonnement atteint le sommet de l'atmosphère terrestre. Dans l'espace, par conséquent, on s'attendrait à rencontrer les types de rayonnement répertoriés dans le tableau 1, qui sont : les rayons gamma, les rayons X, les rayons ultraviolets et infrarouges.

Effets atmosphériques La
totalité du rayonnement solaire reçu à la périphérie de l'atmosphère n'atteint pas la surface de la terre. En effet, l'atmosphère terrestre joue un rôle important dans le contrôle sélectif du passage vers la surface terrestre des différentes composantes du rayonnement solaire.
Une partie considérable du rayonnement solaire est réfléchie dans l'espace extra-atmosphérique lorsqu'elle frappe les couches supérieures de l'atmosphère, ainsi que par le sommet des nuages. Au cours de la pénétration dans l'atmosphère, une partie du rayonnement incident est soit absorbée soit dispersée dans toutes les directions par les gaz, les vapeurs et les particules de poussière de l'atmosphère. En fait, il existe deux processus connus pour être impliqués dans la diffusion atmosphérique du rayonnement solaire. Celles-ci sont appelées diffusion sélective et diffusion non sélective. Ces deux processus sont déterminés par les différentes tailles de particules dans l'atmosphère.

La diffusion sélective est ainsi nommée parce que les rayonnements avec des longueurs d'onde plus courtes sont sélectivement diffusés beaucoup plus largement que ceux avec des longueurs d'onde plus longues. Elle est causée par des gaz ou des particules atmosphériques dont la dimension est inférieure à la longueur d'onde d'un rayonnement particulier. Une telle diffusion pourrait être causée par des molécules de gaz, de la fumée, des vapeurs et de la brume. Par conséquent, dans des conditions atmosphériques claires, la diffusion sélective serait beaucoup moins sévère que lorsque l'atmosphère est largement polluée par des sources anthropiques.

La diffusion atmosphérique sélective est, en gros, inversement proportionnelle à la longueur d'onde du rayonnement et, par conséquent, diminue dans l'ordre de grandeur suivant : UV lointain > UV proche > violet > bleu > vert > jaune > orange > rouge > infrarouge. En conséquence, le rayonnement le plus fortement diffusé est celui qui tombe dans les bandes ultraviolette, violette et bleue du spectre. L'effet de diffusion sur le rayonnement dans ces trois bandes est environ dix fois plus important que sur les rayons rouges de la lumière solaire.

Il est intéressant de noter que la diffusion sélective de la lumière violette et bleue par l'atmosphère provoque la couleur bleue du ciel. Lorsque le soleil est directement au-dessus de vous vers midi, il se produit peu de diffusion sélective et le soleil apparaît blanc. C'est parce que la lumière du soleil à ce moment-là traverse l'épaisseur minimale de l'atmosphère. Au lever et au coucher du soleil, cependant, la lumière du soleil traverse obliquement une couche d'atmosphère beaucoup plus épaisse. Il en résulte une diffusion atmosphérique maximale de la lumière violette et bleue, avec peu d'effet sur les rayons rouges du soleil. Par conséquent, le soleil semble être de couleur rouge au lever et au coucher du soleil.

La diffusion non sélective qui se produit dans la basse atmosphère est causée par la poussière, le brouillard et les nuages ​​dont la taille des particules est plus de dix fois supérieure à la longueur d'onde des composants du rayonnement solaire. Comme la quantité de diffusion est égale pour toutes les longueurs d'onde, les nuages ​​et le brouillard apparaissent blancs bien que leurs particules d'eau soient incolores. Les gaz atmosphériques absorbent également l'énergie solaire à certains intervalles de longueur d'onde appelés bandes d'absorption, contrairement aux régions de longueur d'onde caractérisées par une transmittance élevée du rayonnement solaire appelées bandes de transmission atmosphérique, ou fenêtres atmosphériques.

Le degré d'absorption du rayonnement solaire traversant l'atmosphère extérieure dépend des rayons constitutifs de la lumière solaire et de leurs longueurs d'onde. Les rayons gamma, les rayons X et le rayonnement ultraviolet de longueur d'onde inférieure à 200 nm sont absorbés par l'oxygène et l'azote. La majeure partie du rayonnement avec une gamme de longueurs d'onde de 200 à 300 nm est absorbée par la couche d'ozone (O3) dans la haute atmosphère. Ces phénomènes d'absorption sont essentiels pour les êtres vivants car une exposition prolongée à des rayonnements de longueurs d'onde inférieures à 300 nm détruit les tissus vivants.

Le rayonnement solaire dans les régions rouge et infrarouge du spectre à des longueurs d'onde supérieures à 700 nm est absorbé dans une certaine mesure par le dioxyde de carbone, l'ozone et l'eau présents dans l'atmosphère sous forme de vapeur et de gouttelettes condensées (tableau 1). En effet, les gouttelettes d'eau présentes dans les nuages ​​n'absorbent pas seulement les rayons de grandes longueurs d'onde, mais diffusent également une partie du rayonnement solaire de courtes longueurs d'onde.

Niveau du sol
En raison des phénomènes atmosphériques impliquant la réflexion, la diffusion et l'absorption du rayonnement, la quantité d'énergie solaire qui atteint finalement la surface de la terre est considérablement réduite en intensité lorsqu'elle traverse l'atmosphère. La quantité de réduction varie avec la longueur d'onde du rayonnement et dépend de la longueur du trajet atmosphérique à travers lequel le rayonnement solaire traverse. L'intensité des rayons directs du soleil dépend donc de l'altitude du soleil et varie également en fonction de facteurs tels que la latitude, la saison, la couverture nuageuse et les polluants atmosphériques.
Le rayonnement solaire total reçu au niveau du sol comprend à la fois le rayonnement direct et le rayonnement indirect (ou diffus). Le rayonnement diffus est la composante du rayonnement total causé par la diffusion atmosphérique et la réflexion du rayonnement incident sur le sol. La réflexion du sol est principalement de la lumière visible avec un pic de rayonnement maximal à une longueur d'onde de 555 nm (lumière verte). La quantité relativement faible d'énergie rayonnée par la terre à une température ambiante moyenne de 17°C à sa surface consiste en un rayonnement infrarouge avec une concentration maximale à 970 nm. Ce rayonnement invisible est dominant la nuit.

Pendant les heures de clarté, la quantité de rayonnement diffus peut représenter jusqu'à 10 % du rayonnement solaire total à midi, même lorsque le ciel est dégagé. Cette valeur peut monter jusqu'à environ 20 % en début de matinée et en fin d'après-midi.

En conclusion, il est donc évident que par temps nuageux, le rayonnement total reçu au niveau du sol est considérablement réduit, l'ampleur de la réduction dépendant de la couverture nuageuse et de l'épaisseur des nuages. Dans des conditions nuageuses extrêmes, une proportion importante du rayonnement incident serait sous forme de lumière diffusée ou diffuse. De plus, un rayonnement solaire moindre est attendu pendant les premières et les dernières heures de la journée. Ces faits sont d'une valeur pratique pour l'utilisation appropriée du rayonnement solaire à des fins telles que la destruction des micro-organismes.

Le soleil est une source d'énergie pour la terre et l'énergie est transférée du soleil à la terre sous forme de paquets d'énergie appelés lumière. Il est intéressant de noter que ces paquets d'énergie voyagent du soleil à la terre sous forme d'ondes. Cela donne une considération importante à la forme de la lumière (des paquets d'énergie qui se déplacent sous forme d'ondes). Lorsque l'énergie lumineuse atteint la terre, elle frappe et rayonne de l'énergie. Différents objets réagissent différemment à l'énergie, car certains absorbent plus d'énergie alors que d'autres ne le font pas. C'est ainsi que l'énergie est transférée du soleil à la terre.

Le soleil envoie des vagues de chaleur si intenses que lorsqu'il flamboie, il se rend jusqu'à la terre qui la réchauffe ensuite et la terre devient chaude.