Enseignement scientifique · Première · Contrôle n°1
Le bilan radiatif terrestre
Un contrôle d'enseignement scientifique de 60 minutes sur le bilan radiatif : le facteur quatre entre disque et sphère, l'albédo, l'équilibre entre absorbé et réémis, l'effet de serre, et le déséquilibre actuel dont l'énergie s'accumule dans l'océan. Vingt points, barème détaillé, et une correction qui dit pourquoi à chaque question.
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Avant de commencer
- Diviser le flux incident par quatre avant tout calcul de moyenne planétaire.
- L’albédo est ce qui repart sans avoir chauffé quoi que ce soit.
- Tout écart entre absorbé et réémis signifie une accumulation ou une perte.
- L’océan absorbe l’essentiel de l’énergie accumulée.
- Un déséquilibre n’est pas un nouvel équilibre.
- L’atmosphère est transparente au solaire et absorbante pour l’infrarouge.
Exercice 1 — Le facteur quatre
5 pts · 14 minÉtablir la moyenne planétaire
Réponds à chaque question.
1.Sur quelle surface la Terre intercepte-t-elle le rayonnement solaire ?
1 ptVoir la correction
Sur un disque, d’aire πR².
Le rayonnement arrive parallèle et n’éclaire qu’une face.
2.Sur quelle surface le réémet-elle ?
1 ptVoir la correction
Sur une sphère, d’aire 4πR².
La réémission se fait dans toutes les directions.
3.Quel est le rapport entre ces deux aires ?
1 ptVoir la correction
La sphère est quatre fois plus grande que le disque.
D’où le facteur quatre du bilan.
4.Que vaut donc le flux moyen reçu par unité de surface ?
1 ptVoir la correction
Le quart du flux incident.
On divise le flux incident par le rapport des deux aires.
5.Avec environ 1361 W·m⁻² au sommet de l’atmosphère, à combien s’établit la moyenne planétaire ?
1 ptVoir la correction
Autour de 340 W·m⁻².
C’est le quart du flux incident.
Exercice 2 — L'albédo
4 pts · 11 minDéfinir et employer l'albédo
Réponds à chaque question.
1.Qu’est-ce que l’albédo ?
1 ptVoir la correction
La fraction du rayonnement solaire renvoyée directement vers l’espace, sans avoir chauffé quoi que ce soit.
Cette part n’entre donc pas dans le bilan thermique.
2.Quelles surfaces en renvoient beaucoup, et lesquelles très peu ?
1 ptVoir la correction
La neige et les nuages en renvoient beaucoup, l’océan et les forêts très peu.
L’albédo dépend donc de la nature des surfaces.
3.Que vaut l’albédo moyen de la planète ?
1 ptVoir la correction
De l’ordre de 0,30.
Environ trois dixièmes du rayonnement repartent sans être absorbés.
4.Que fait-on de cette part dans un bilan radiatif ?
1 ptVoir la correction
On la retranche de la moyenne planétaire pour obtenir le flux absorbé.
Seul le flux absorbé chauffe la surface.
Exercice 3 — L'équilibre radiatif
4 pts · 11 minÉcrire un équilibre radiatif
Réponds à chaque question.
1.Que devient le rayonnement absorbé ?
1 ptVoir la correction
Il chauffe la surface, qui réémet à son tour.
Elle réémet dans l’infrarouge, étant bien plus froide que le Soleil.
2.Qu’est-ce qui caractérise l’équilibre ?
1 ptVoir la correction
Ce qui repart vers l’espace compense exactement ce qui a été absorbé.
La température de surface se stabilise alors.
3.Que signifie un écart entre les deux termes ?
1 ptVoir la correction
Que le système accumule de l’énergie, ou en perd.
La température ne peut alors plus être stable.
4.Où s’accumule très majoritairement l’énergie excédentaire aujourd’hui ?
1 ptVoir la correction
Dans l’océan.
Sa capacité thermique dépasse de loin celle de l’atmosphère.
Exercice 4 — L'effet de serre
4 pts · 13 minExpliquer l'effet de serre
Réponds à chaque question.
1.Comment l’atmosphère se comporte-t-elle vis-à-vis du rayonnement solaire, et de l’infrarouge ?
1 ptVoir la correction
Elle est largement transparente au rayonnement solaire et absorbante pour l’infrarouge émis par le sol.
C’est ce traitement asymétrique qui produit l’effet.
2.Que reçoit alors la surface ?
1 ptVoir la correction
Deux apports au lieu d’un, l’atmosphère renvoyant vers elle une partie de l’infrarouge.
C’est ce qu’on appelle l’effet de serre.
3.Que serait la température moyenne de surface sans lui ?
1 ptVoir la correction
Très inférieure à celle que nous observons, et l’eau liquide bien plus rare.
L’effet de serre n’est donc pas en soi une anomalie.
4.Qu’est-ce que le renforcement de l’effet de serre produit aujourd’hui ?
1 ptVoir la correction
Un léger excédent : la Terre reçoit un peu plus qu’elle ne renvoie.
C’est un déséquilibre, pas un nouvel équilibre.
Exercice 5 — Trouve l'erreur
3 pts · 11 minRepérer une erreur et la corriger
Chaque affirmation est fausse. Écris ce qu’il fallait dire.
1.« La Terre reçoit en moyenne 1361 W·m⁻² à sa surface. »
1 ptVoir la correction
Elle reçoit en moyenne le quart de cette valeur, soit environ 340 W·m⁻².
L’interception se fait sur un disque et la réémission sur une sphère quatre fois plus grande.
2.« Le rayonnement renvoyé par l’albédo chauffe l’atmosphère au passage. »
1 ptVoir la correction
L’albédo est la fraction renvoyée directement, sans avoir chauffé quoi que ce soit.
Elle n’entre donc pas dans le bilan thermique de la surface.
3.« La Terre renvoie aujourd’hui exactement ce qu’elle absorbe. »
1 ptVoir la correction
Elle reçoit un peu plus qu’elle ne renvoie : c’est un déséquilibre.
L’énergie excédentaire s’accumule, très majoritairement dans l’océan.
Barème — ce que le correcteur regarde
Les lignes chiffrées couvrent les 5 exercices et totalisent 20 points.
Ex.1Le facteur quatre
5 points — 1 par question
Point perdu si : Le flux incident pris pour la moyenne planétaire.
Ex.2L’albédo
4 points — 1 par question
Point perdu si : Une surface classée du mauvais côté.
Ex.3L’équilibre radiatif
4 points — 1 par question
Point perdu si : Un écart entre absorbé et réémis tenu pour un équilibre.
Ex.4L’effet de serre
4 points — 1 par question
Point perdu si : L’atmosphère décrite comme absorbante pour le solaire.
Ex.5L’erreur repérée, et la réponse juste donnée
3 points — 1 par ligne
Point perdu si : Une correction qui oublie le facteur quatre.
Et maintenant ?
- 16 à 20
- Le chapitre est acquis. Entraîne-toi maintenant à établir un bilan en cinq temps : la division par quatre, la soustraction de l'albédo, l'égalité d'équilibre, le rôle de l'atmosphère, et la conclusion en distinguant équilibre et déséquilibre.
- 10 à 15
- Refais l'exercice 1 en dessinant le disque et la sphère : le rapport des aires vaut quatre.
- moins de 10
- Reprends la fiche de cours et retiens pourquoi le facteur quatre existe : la Terre intercepte sur un disque et réémet sur toute la sphère.
Refaire avec d'autres phrases
Mêmes notions, mêmes exigences, énoncés différents. À passer quelques jours plus tard, une fois celui-ci corrigé.
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Programme d'enseignement scientifique de première générale — BO 2023 n°25 — MENE2312806A · Contrôle rédigé pour ProgresSchool, version 2026.1.