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Equilibre énergétique de la Terre avec le soleil et le verre

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Description

Cette séance de cours traite de l'équilibre énergétique de la Terre avec le soleil, modélisant la Terre et le soleil comme des corps noirs. Il couvre le calcul de la température de la Terre à l'équilibre et avec une couche de verre, l'analyse du bilan énergétique et les lois d'émission.

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Rayonnement du corps noir

vignette|303px|Au fur et à mesure que la température diminue, le sommet de la courbe de rayonnement du corps noir se déplace à des intensités plus faibles et des longueurs d'onde plus grandes. Le diagramme de rayonnement du corps noir est comparé avec le modèle classique de Rayleigh et Jeans. vignette|303px|La couleur (chromaticité) du rayonnement du corps noir dépend de la température du corps noir. Le lieu géométrique de telles couleurs, représenté ici en espace x,y CIE XYZ, est connu sous le nom de lieu géométrique de Planck.

Loi de Stefan-Boltzmann

vignette|Graphe de la puissance émise par unité de surface par un corps noir en fonction de sa température thermodynamique . En bleu, l'approximation selon la loi de Wien, La loi de Stefan ou de Stefan-Boltzmann (du nom des physiciens Jožef Stefan et Ludwig Boltzmann) définit la relation entre le rayonnement thermique et la température d'un objet considéré comme un corps noir.

Corps noir

En physique, un corps noir est un objet idéal qui absorbe parfaitement toute l'énergie électromagnétique (toute la lumière quelle que soit sa longueur d'onde) qu'il reçoit. Cette absorption se traduit par une agitation thermique qui provoque l'émission d'un rayonnement thermique, dit rayonnement du corps noir. La loi de Planck décrit le spectre de ce rayonnement, qui dépend uniquement de la température de l'objet.

Loi du déplacement de Wien

En physique, la loi du déplacement de Wien, ainsi nommée d'après son découvreur Wilhelm Wien, est une loi selon laquelle la longueur d'onde à laquelle un corps noir émet le plus de flux lumineux énergétique est inversement proportionnelle à sa température. La loi de Wien se déduit de la loi de Planck du rayonnement du corps noir. La loi de Planck décrit la distribution de l'énergie W(λ) rayonnée en fonction de la température T du corps noir. Selon la loi de Planck, à une température T donnée, l'énergie W(λ) passe par un maximum Wmax pour une longueur d'onde λmax.

Loi de Planck

La loi de Planck définit la distribution de luminance énergétique spectrale du rayonnement thermique du corps noir à l'équilibre thermique en fonction de sa température thermodynamique. La loi est nommée d'après le physicien allemand Max Planck, qui l'a formulée en 1900. C'est un résultat précurseur de la physique moderne et de la théorie quantique. La luminance énergétique spectrale d'une surface est le flux énergétique émis par la surface par unité d'aire de la surface projetée, par unité d'angle solide, par unité spectrale (fréquence, longueur d'onde, période, nombre d'onde et leurs équivalents angulaires).

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