Programme en vigueur — arrêté du 2023, applicable en Première depuis la rentrée 2023. Voir le texte
Du flux incident à la moyenne planétaire. Albédo, absorption, réémission infrarouge, effet de serre. Équilibre et déséquilibre radiatifs.
La règle d'or
La Terre intercepte le rayonnement sur un disque mais le réémet sur une sphère : le flux moyen vaut le quart du flux incident.
L'erreur que tout le monde fait
Prendre le flux solaire incident pour le flux moyen reçu par la surface terrestre.
Le rayonnement arrive parallèle et n'éclaire qu'une face : l'interception se fait sur l'aire d'un disque, tandis que la réémission se répartit sur toute la sphère, quatre fois plus grande. Oublier ce facteur quatre conduit à une température d'équilibre absurde, et l'erreur est invisible dans le résultat si l'on ne connaît pas l'ordre de grandeur attendu.
Diviser le flux incident par quatre avant tout calcul de moyenne planétaire.
Le rayonnement solaire arrive parallèle et n'éclaire qu'une face de la planète : la Terre l'intercepte sur un disque. Elle le réémet en revanche sur toute sa surface, quatre fois plus grande. Ce facteur quatre, qu'on oublie facilement, est ce qui sépare un calcul juste d'un résultat absurde.
1Du flux incident à la moyenne planétaire
Règle
La Terre intercepte le rayonnement sur un disque d'aire πR² et le réémet sur une sphère d'aire 4πR². Le flux moyen reçu par unité de surface vaut donc le quart du flux incident. Avec environ 1361 W·m⁻² au sommet de l'atmosphère, la moyenne planétaire s'établit autour de 340 W·m⁻².
flux moyen=4flux incident
Piège
Prendre le flux solaire incident pour le flux moyen reçu par la surface terrestre.
Pourquoi — Le rayonnement arrive parallèle et n'éclaire qu'une face : l'interception se fait sur l'aire d'un disque, la réémission sur toute la sphère, quatre fois plus grande. Oublier ce facteur quatre conduit à une température d'équilibre absurde — et l'erreur reste invisible dans le résultat si l'on ne connaît pas l'ordre de grandeur attendu.
Le réflexe — Diviser le flux incident par quatre avant tout calcul de moyenne planétaire.
2Albédo et absorption
Définition
Albédo — L'albédo est la fraction du rayonnement solaire renvoyée directement vers l'espace, sans avoir chauffé quoi que ce soit. Il dépend des surfaces : la neige et les nuages en renvoient beaucoup, l'océan et les forêts très peu. L'albédo moyen de la planète est de l'ordre de 0,30 : environ trois dixièmes du rayonnement reparent sans être absorbés.
Propriété
Le rayonnement absorbé chauffe la surface, qui réémet à son tour — mais dans l'infrarouge, parce qu'elle est bien plus froide que le Soleil. À l'équilibre, ce qui repart vers l'espace compense exactement ce qui a été absorbé, et la température de surface se stabilise. Tout écart entre les deux termes signifie que le système accumule de l'énergie, ou en perd.
3Le rôle de l'atmosphère
Propriété
L'atmosphère est largement transparente au rayonnement solaire et absorbante pour l'infrarouge émis par le sol. Elle en renvoie une partie vers la surface, qui reçoit ainsi deux apports au lieu d'un : c'est l'effet de serre. Sans lui, la température moyenne de surface serait très inférieure à celle que nous observons, et l'eau liquide bien plus rare.
Il faut distinguer nettement deux situations. À l'équilibre, absorbé et réémis sont égaux et la température ne change plus. Aujourd'hui, le renforcement de l'effet de serre crée un léger excédent : la Terre reçoit un peu plus qu'elle ne renvoie, et cette énergie s'accumule — très majoritairement dans l'océan, dont la capacité thermique dépasse de loin celle de l'atmosphère. C'est un déséquilibre, pas un nouvel équilibre.
Établir un bilan radiatif
Diviser le flux incident par quatre pour obtenir la moyenne planétaire.
Retrancher la part renvoyée par l'albédo pour obtenir le flux absorbé.
Écrire l'égalité entre absorbé et réémis à l'équilibre.Un écart entre les deux signifie que le système accumule ou perd de l'énergie.
Ajouter le rôle de l'atmosphère, qui renvoie vers le sol une part de l'infrarouge.
Conclure sur la température de surface, en distinguant équilibre et déséquilibre.
▢Ai-je divisé le flux incident par quatre ?
▢Ai-je retranché la part de l'albédo ?
▢Ai-je écrit l'égalité de l'équilibre radiatif ?
▢Ai-je dit que la Terre réémet dans l'infrarouge ?
▢Ai-je distingué équilibre et déséquilibre actuel ?
L'essentiel en 8 points
·Interception sur un disque, réémission sur une sphère : facteur 4.
·Flux moyen ≈ 1361 ÷ 4 ≈ 340 W·m⁻².
·Albédo ≈ 0,30 : part renvoyée directement.
·Flux absorbé ≈ 238 W·m⁻².
·La Terre réémet dans l'infrarouge.
·Équilibre radiatif : absorbé = réémis.
·Effet de serre : l'atmosphère renvoie une part de l'infrarouge vers le sol.
·Déséquilibre actuel : l'énergie s'accumule, surtout dans l'océan.
2
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Fiche PDF — Le bilan radiatif terrestre
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Exercices corrigés
1
Notions. Répondre en une phrase précise.
Connaître
a.Pourquoi divise-t-on le flux incident par quatre ?
b.Définir l'albédo.
c.Dans quel domaine la Terre réémet-elle ?
d.Qu'est-ce que l'équilibre radiatif ?
e.Où s'accumule l'énergie en cas de déséquilibre ?
›Voir le corrigéMasquer le corrigé
a. Parce que l'interception se fait sur un disque d'aire πR² et la réémission sur une sphère d'aire 4πR², quatre fois plus grande.
b. La fraction du rayonnement solaire renvoyée directement vers l'espace, sans avoir chauffé quoi que ce soit.
c. Dans l'infrarouge, parce qu'elle est bien plus froide que le Soleil.
d. L'égalité entre ce qui est absorbé et ce qui est réémis vers l'espace. La température de surface se stabilise alors.
e. Très majoritairement dans l'océan, dont la capacité thermique dépasse de loin celle de l'atmosphère.
2
Bilan radiatif. Le flux solaire incident vaut 1361 W·m⁻², l'albédo moyen 0,30.
Calculer
a.Calculer le flux moyen reçu par unité de surface.
b.Calculer la part renvoyée par l'albédo.
c.En déduire le flux absorbé.
d.Que vaut le flux réémis vers l'espace à l'équilibre ?
e.Un excédent de 1 W·m⁻² apparaît. Quelle part du flux absorbé cela représente-t-il ?
›Voir le corrigéMasquer le corrigé
a. Flux moyen, en watts par mètre carré :1361÷4=340,25
Soit environ 340 W·m⁻², valeur retenue pour la suite.
b. Part renvoyée :340×0,30=102
c. Flux absorbé :340−102=238
d. 238 W·m⁻² également : à l'équilibre, ce qui repart compense exactement ce qui est absorbé.
e. Part de l'excédent :1÷238≈0,0042
Soit environ 0,42 % — faible en proportion, mais appliqué en permanence et sur toute la planète.
3
Albédo et effet de serre. Argumenter.
Argumenter
a.La fonte de la banquise fait passer l'albédo de 0,30 à 0,29. Quel flux est alors absorbé ?
b.De combien le flux absorbé varie-t-il ?
c.Comment nomme-t-on ce type d'enchaînement ?
d.En quoi l'atmosphère modifie-t-elle le bilan ?
e.Différencier l'équilibre radiatif et la situation actuelle.
›Voir le corrigéMasquer le corrigé
a. Part renvoyée avec un albédo de 0,29 :340×0,29=98,6
donc flux absorbé :340−98,6=241,4
b. Variation, en watts par mètre carré :241,4−238=3,4
c. Une rétroaction positive : le réchauffement fait fondre la glace, ce qui abaisse l'albédo, ce qui accroît l'absorption, ce qui renforce le réchauffement.
d. Elle est transparente au rayonnement solaire et absorbante pour l'infrarouge émis par le sol : elle en renvoie une partie vers la surface, qui reçoit deux apports au lieu d'un. C'est l'effet de serre.
e. À l'équilibre, absorbé et réémis sont égaux et la température ne change plus. Aujourd'hui il existe un léger excédent : l'énergie s'accumule, principalement dans l'océan. C'est un déséquilibre, pas un nouvel équilibre.
Ce qui rapporte des points, ce qui en coûte
Diviser le flux incident par quatre5 ptsPerdu si : Prendre le flux incident pour la moyenne
Retrancher la part de l'albédo4 ptsPerdu si : Oublier la réflexion directe
Écrire l'égalité d'équilibre4 ptsPerdu si : Ne pas poser le bilan
Situer l'émission terrestre dans l'infrarouge4 ptsPerdu si : La confondre avec le rayonnement solaire
Distinguer équilibre et déséquilibre3 ptsPerdu si : Parler d'un nouvel équilibre atteint
4
La méthode
Établir un bilan radiatif
1
Diviser le flux incident par quatre pour obtenir la moyenne planétaire.
2
Retrancher la part renvoyée par l'albédo pour obtenir le flux absorbé.
3
Écrire l'égalité entre ce qui est absorbé et ce qui est réémis à l'équilibre.
Un écart entre les deux signifie que le système accumule ou perd de l'énergie.
4
Ajouter le rôle de l'atmosphère, qui renvoie vers le sol une part de l'infrarouge.
5
Conclure sur la température de surface, en distinguant équilibre et déséquilibre.
5
Se tester
Touches 1 à 4
Les questions de ce chapitre ne sont pas encore disponibles. Voici un échantillon pour patienter.
Mathématiques4ème
Question 1
Dans un triangle rectangle, l'hypoténuse mesure 13 cm et un côté 5 cm. Combien mesure le troisième côté ?
Aucun compte requis — réponds, la correction s'affiche aussitôt.
Le bilan radiatif terrestre : c'est en quelle classe ?+
Ce chapitre est au programme de Enseignement scientifique au lycée, en classe de Première, année du Bac de français. Il est défini par le Bulletin Officiel de l'Éducation nationale, le texte de référence qui fixe ce qui doit être enseigné dans chaque matière.
Que faut-il savoir sur Le bilan radiatif terrestre ?+
Du flux incident à la moyenne planétaire. Albédo, absorption, réémission infrarouge, effet de serre. Équilibre et déséquilibre radiatifs. Les notions à maîtriser sont : albédo, bilan radiatif, effet de serre, équilibre, infrarouge, température.
Où télécharger la fiche PDF de Le bilan radiatif terrestre ?+
Sur cette page, dans le bloc « Imprimer » : 3 documents à télécharger — le cours, les exercices et le corrigé — soit 5 pages au format A4, prêtes à imprimer. Le téléchargement est gratuit, immédiat, et ne demande ni compte ni adresse e-mail.
Le corrigé de Le bilan radiatif terrestre est-il fourni ?+
Oui, et c'est un document à part : chaque exercice y est repris étape par étape, avec le barème détaillé en fin de fiche — ce qui est attendu, combien de points, et ce qui fait perdre le point. Un parent qui ne se souvient plus du programme peut corriger une copie avec.
Le bilan radiatif terrestre peut-il tomber au Bac de français ?+
Ce chapitre fait partie du programme officiel de Première, il entre donc dans le périmètre du Bac de français. Le sujet exact varie chaque année et aucun chapitre n'est garanti, mais l'ensemble du programme de l'année est susceptible d'être évalué : mieux vaut ne pas parier sur des impasses.
Comment réviser Le bilan radiatif terrestre efficacement ?+
Commence par lire la fiche de révision pour remettre la règle en place, puis enchaîne immédiatement sur le quiz de cette page. Répondre juste après avoir lu ne suffit pas : reviens sur le chapitre deux ou trois jours plus tard. C'est l'espacement des révisions, plus que leur durée, qui fait tenir une notion en mémoire. Une session de quinze minutes répétée vaut mieux qu'une heure unique.
Faut-il un compte pour s'entraîner sur Le bilan radiatif terrestre ?+
Non. Les quiz, les corrections détaillées et les fiches de révision sont accessibles sans créer de compte et sans donner d'adresse e-mail. Le compte gratuit sert uniquement à conserver la progression d'un appareil à l'autre.
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