2. Inter action matiere / rayonnernent
83
Plan ets Distance au Solei l (km) Alb edo Cco z (ppm)
Jupiter
7.8 x 10 8
0.73
Ven us
1.08 x 10 8
0.75
0.96
Mars
2.28 x 10 8
0.15
0.95
T au sol (K))
130
700
220
Tableau 2.7 - Caracterist iques de Jupiter , de Venus et de Mars.
Exerci ce 2 .5 (L e cas d e Jupit er, d e M ars e t d e V enus)
Les ca racterist iques de Jupiter , de Mars et de Venu s sont don nees dans Ie
t ab leau 2.7. Qu e peut -on deduire de I'atmospher e pour chacune de ces plan et es
et des sources d' ener gie possib les (on admettra qu e la com posit ion de Jupiter
ne permet pas d 'effet de serre) ?
R eponse :
On utilise l'equation (2.39) pour obtenir la formule generale
t : = t : fR:( 1 _ A)O.25
e
sV 2:i
'
(2.42)
avec A l'albedo de la planete et T la dist ance au Solei!. On calcule T; = 88 , 232
et 216 K pour Jupiter , Venus et Mars, respectivement . II y a donc un fort effet de
serre sur Venus et pas d'effet de serre sur Mars. Pour Jupiter, la temperature au sol
s'ex plique par les sources d'energie interne. En not ant t>E int les sources rl'energio
interne, on doit avoir
CJT 4 = o 'T ;
4
+ t>E int ,
soit t> Eint! (CJ'l'e 4) = (T/ 'l'e)4 - 1 :::::: 4. Les sources rl'energie interne represente nt
pres de quat re fois la source d'energie solaire. Les autres planetes geantes (comme
Sat urne ) ont egalement un fort apport de l'energie interne. Pour la Terre, la cont ribution de l'energie interne est negligeable en comparaison de l'apport d'energie solaire
(tableau 2.1).
Consi derons un e plaque de verr e placee a un e cert aine dist ance au-dess us
de la Terre et fai son s l'hypot hese qu e « rie n ne se passe » sur Ie plan radiatif
ent re la Terre et la plaque de verre (figure 2.15) .
E n se fondant sur les propriet es d 'opacit e infrarouge et de t ranspare nce
dan s Ie visible de l'at rnosphere, on fai t de plus les hyp otheses suivantes :
• la plaque de verre et la Terre sont a l'equilibre radi atif : on suppose
qu 'il n 'y a pas d 'echan ge d 'ener gie de nature non radiative et leur s bilan s
radi atifs resp ectifs sont nul s ;
• Ie verre reflechit un e fraction A du rayonnem ent incid ent solaire F s . II
absorbe un e fraction as et t ransme t a la Terre un e fract ion (1 - as )
du rayonnem ent rest ant (1 - A )F s . E n premi er e approximation, la Terre
absor be tout Ie rayonne me nt rec u ;
• la Terre ernet un rayon neme nt dans les grandes longueur s d 'onde U (up)
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Plan ets Distance au Solei l (km) Alb edo Cco z (ppm)
Jupiter
7.8 x 10 8
0.73
Ven us
1.08 x 10 8
0.75
0.96
Mars
2.28 x 10 8
0.15
0.95
T au sol (K))
130
700
220
Tableau 2.7 - Caracterist iques de Jupiter , de Venus et de Mars.
Exerci ce 2 .5 (L e cas d e Jupit er, d e M ars e t d e V enus)
Les ca racterist iques de Jupiter , de Mars et de Venu s sont don nees dans Ie
t ab leau 2.7. Qu e peut -on deduire de I'atmospher e pour chacune de ces plan et es
et des sources d' ener gie possib les (on admettra qu e la com posit ion de Jupiter
ne permet pas d 'effet de serre) ?
R eponse :
On utilise l'equation (2.39) pour obtenir la formule generale
t : = t : fR:( 1 _ A)O.25
e
sV 2:i
'
(2.42)
avec A l'albedo de la planete et T la dist ance au Solei!. On calcule T; = 88 , 232
et 216 K pour Jupiter , Venus et Mars, respectivement . II y a donc un fort effet de
serre sur Venus et pas d'effet de serre sur Mars. Pour Jupiter, la temperature au sol
s'ex plique par les sources d'energie interne. En not ant t>E int les sources rl'energio
interne, on doit avoir
CJT 4 = o 'T ;
4
+ t>E int ,
soit t> Eint! (CJ'l'e 4) = (T/ 'l'e)4 - 1 :::::: 4. Les sources rl'energie interne represente nt
pres de quat re fois la source d'energie solaire. Les autres planetes geantes (comme
Sat urne ) ont egalement un fort apport de l'energie interne. Pour la Terre, la cont ribution de l'energie interne est negligeable en comparaison de l'apport d'energie solaire
(tableau 2.1).
Consi derons un e plaque de verr e placee a un e cert aine dist ance au-dess us
de la Terre et fai son s l'hypot hese qu e « rie n ne se passe » sur Ie plan radiatif
ent re la Terre et la plaque de verre (figure 2.15) .
E n se fondant sur les propriet es d 'opacit e infrarouge et de t ranspare nce
dan s Ie visible de l'at rnosphere, on fai t de plus les hyp otheses suivantes :
• la plaque de verre et la Terre sont a l'equilibre radi atif : on suppose
qu 'il n 'y a pas d 'echan ge d 'ener gie de nature non radiative et leur s bilan s
radi atifs resp ectifs sont nul s ;
• Ie verre reflechit un e fraction A du rayonnem ent incid ent solaire F s . II
absorbe un e fraction as et t ransme t a la Terre un e fract ion (1 - as )
du rayonnem ent rest ant (1 - A )F s . E n premi er e approximation, la Terre
absor be tout Ie rayonne me nt rec u ;
• la Terre ernet un rayon neme nt dans les grandes longueur s d 'onde U (up)