Le système Soleil -Terre

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1 Le système Soleil -Terre
Le rayonnement solaire L’énergie La Terre : Les ceintures de Van Allen Les caractéristiques de l’insolation L’atmosphère les interactions sélectives avec les radiations solaires Le champ magnétique terrestre (autre présentation)

2 La Voie lactée: notre galaxie
schéma Vous êtes ici La Recherche, octobre 2003, p.8 Le Soelil se trouve dans une bulle quasi vide, mais très chaude, de 1000 années lumières de diamètre. Celle-ci est entourée de nuages denses (Taurus, Corona Australis, Ophiuchus). Deux grandes che,minées la relient au halo de notre galaxie.

3 L’espace solaire : héliopause et héliosphère
vent interstellaire héliopause «voyager» 1 sources de radio-émissions Tiré de : «sun, eartu and sky»,K.R. Lang, Éditions Springer, 282 p. (p.129+ vent solaire Les orbites planétaires «voyager» 2

4 Le système solaire

5 zone haute température 2 106 k
chromosphère spicules zone radiative zone de convection cœur corona photosphère vent solaire trou de la corona zone haute température k tâches solaires folicules d’éjections de matière Sun, Earth and Sun, Kenneth R. Lang, Springer, 282 p., p.29

6 Une protubérance solaire
«Les météorites», Muséum national d’histoire naturelle, Bordas, 128 p. (p.78)

7 Montage photographique réalisé suite à l’éclipse du 11 juillet 1991 (intensité de 10-6 celle de la photosphère, la forme est dépendante du champ magnétique solaire) N La Corona «Sun, earth and sky», K.R. Lang, Spriger, 1997,282p. (p.99) S

8 La ceinture des astéroïdes, résultat de la collision de deux petites planètes?
Les astéroïdes sont pour la plupart répartis entre 2,1 et 3,3 UA «Les météorites», Muséum National d’Histoire Naturelle, Bordas, p (p.72)

9 La Terre Les météorites, museum national d’histoire naturelle, Bordas, 1996,128p., p.106

10 La relation Soleil - Terre
Tiré de : «sun, earth and sky»,K.R. Lang, Éditions Springer, 282 p, (p.165)

11 La relation Soleil - Terre
Tiré de : «sun, earth and sky»,K.R. Lang, Éditions Springer, 282 p (p.163) La magnétosphère terrestre

12 Les 3 ceintures de Van Allen
électrons solaires lignes du champ magnétique protons solaires Tiré de : «sun, earth and sky»,K.R. Lang, Éditions Springer, 282 p.(p.169) atomes lourds cosmiques ionisés (nouvelle)

13 Le flux incident des radiations solaires à la surface de la Terre : un premier bilan
la variable «géométrie» l’orbite elliptique de la trajectoire de la Terre autour du Soleil la Terre une sphère, et l’inclinaison du rayonnement en fonction de la latitude du lieu un facteur de synergie, l’inclinaison de l’axe de rotation de la Terre l’épaisseur traversée relative de l’atmosphère , et la variation en fonction de l’heure de la journée et les saisons (inclinaison de l’axe de rotation)

14 Infra-rouges «thermiques»
Puissance émise en W m-² m-1  (m) La constante solaire (flux de radiations incident à l’extérieur de l’atmosphère): C = 1396 W/m² Soleil Infra-rouges «thermiques» Radiations terrestres

15 Le flux solaire incident sur Terre
8% 41% 51% absorption principalement due à la vapeur d’eau Le CO2 absorbe dans la bande de 2,8 à 4,3 m

16 Le blanc: la somme des couleurs
 (nm) couleur 360 UV violet bleu-vert 589 jaune rouge

17 Flux d ’énergie émis par le globe
Montréal Flux d ’énergie émis par le globe Montréal

18 L’orbite terrestre, une ellipse
aphélie périhélie M Condition propre à l’ellipse: M F1 + MF2 = cste Kepler (1609): Les orbites des planètes sont des ellipses dont un des foyers est le Soleil b a 1. excentricité: e = (a²-b²)½ /a F2 F1

19 Les variations de la constante solaire avec l’excentricité (variations selon les mois)
C/ C0 Mois 1,0355 1,0288 1,0173 1,0009 0,9841 0,9714 0,9666 0,9709 0,9828 0,9995 1,0164 janvier février mars avril mai juin juillet août septembre octobre novembre décembre 6 % plus de radiations solaires pour notre hiver (aphélie) que pour notre été (périhélie)

20 L’orbite terrestre, une ellipse
Kepler (1609): Le rayon vecteur balaye des aires proportionnelles au temps v1 aphélie périhélie 2. À des temps égaux correspondent des aires égales : v1 > v2

21 Les variations de la durée de l’insolation (variations selon les mois)
La durée du passage dans la région de la périhélie, région du maximum de radiations solaires, est plus courte que celle du passage à l’aphélie

22 L’obliquité à l’origine des saisons
L’obliquité de l’axe de rotation de la Terre par rapport au plan écliptique équateur terrestre  = 230,5 Cas de la Terre à la périhélie Plan de l’écliptique L’obliquité à l’origine des saisons

23 Montréal : ville nordique
L’hiver à Montréal périhélie Montréal  = 460 (latitude) + 23,50 (inclinaison de l’axe de rotation) = 69,50 équateur N S P0 (W/m²)  = 69,50 ; Pmontréal = 0,35 P0  = 900 ; P = P0 Montréal : ville nordique

24 Montréal : ville sous les tropiques
L’été à Montréal aphélie = 460 (latitude) - 23,50 (inclinaison de l’axe de rotation) = 22,50  = 22,50 ; Pmontréal = 0,92 P0  = 900 ; P = P0 équateur N S Montréal P0 (W/m²)  Montréal : ville sous les tropiques

25 L’orbite terrestre et les variations climatiques pour l’hémisphère nord
A: solstice d’hiver les jours les plus courts et les nuits les plus longues A D D: équinoxe d’automne les jours égaux aux nuits b loi de Képler: balayage d’aires égales en des temps égaux v1 > v2 v1 aphélie a périhélie B B: solstice d’été les jours les plus longs C C: équinoxe de printemps les jours égaux aux nuits excentricité: e = (a²-b²)½ /a

26 Les variations de l’obliquité
Précession de l’axe: ans variation de l’angle, de 22 à 24,50: ans «Climat d’hier à demain», Sylvie Joussaume, CNRS éditions/cea,1993, 143 p. Sédiments marins, 1976

27 Les dossiers de La Recherche, no 17, novembre 2004, p. 22

28 La forme sphérique de la Terre: variation avec la latitude
 P = P0 cos  P < P0 P0 P = P0  = 900

29 L’absorption de l’atmosphère
Soleil de midi d’une journée d’été  = 22,50  = 69,50 Soleil de midi d’une journée d’hiver matin et soirée de toutes les journées de l’année L’atténuation des radiations incidentes par l’épaisseur d’atmosphère traversée «au midi», entre l’été et l’hiver, une différence par un facteur de plus de 2,5

30 BILAN «GÉOMÉTRIQUE» excentricité
Le cas de l’hémisphère Nord inclinaison et latitude du lieu près de 2,5 fois moins d’insolation par m² l’hiver que l’été excentricité 6% plus de flux solaire l’hiver que l’été inclinaison et absorption par l’atmosphère 2,5 fois plus d’absorption par l’atmosphère l’hiver que l’été

31 Les climats excentricité loi des aires obliquité
Les deux hémisphères terrestres échangent peu d’énergie au cours d’une année Si la glace (banquise et inlandsis) formée au cours de l’hiver ne fond pas au cours de l’été, une période de glaciation peut s’établir excentricité loi des aires obliquité

32 Le flux incident des radiations solaires à la surface de la Terre : deuxième bilan
l’absorption sélective par les différents composants de l’atmosphère

33 La structure thermique de l’atmosphère
Ionisation causée par les radiations solaires km 1800 K ionosphère exosphère thermosphère La tendance est au refroidissement avec l’éloignement de la surface 80-100 190 K mésosphère Réchauffement par l’absorption des UV par l’ozone 50-60 270 K stratosphère 8-15 190 K troposphère 290 K La surface est réchauffée par les rayons solaires

34 Un coucher de soleil vu de l’espace
Rayonnement et «vent» solaire tiré de «Sun earth and sky» K.R. Lang, Springer, 1997, 282 p, p.196 La marée diurne atmosphérique

35 L’absorption des ondes électromagnétiques par l’atmosphère
D’après Queney, «Éléments de climatologie». Masson et Cie Pourcentage d’absorption

36 Les «fenêtres» de transparence de l’atmosphère aux ondes électromagnétiques
La ligne pleine correspond à une absorption de 50% des radiations incidentes extra-terrestres km visible D’après Queney, «Éléments de climatologie». Masson et Cie infrarouge  (cm)

37 La «fenêtre» de transparence dans l’infrarouge
«Météorologie générale», J.P. Triplet & G. Roche, 1971, 303p, météorologie nationale L’absorption par les GES bloque l’échappement des radiations infrarouges  (m)

38 La bilan des radiations solaires
100% (1400 W/m²) a a: 20% + 5% a: rayonnement réfléchi b: rayonnement absorbé par l’ atmosphére c: rayonnement direct incident sur la surface terrestre d: rayonnement diffus de l’atmosphère, incident sur la surface terrestre b: 25% a b c d d: 23% c: 27% Insoaltion maximale (en plein midi): 50% au total (rayonnement direct et rayonnement diffus) 27% rayonnement direct

39 Bilan radiatif Terre Atmosphère
«Météorologie générale», J.P. Triplet & G. Roche, 1971, 303p, météorologie nationale Atmosphère Bilan radiatif

40 Le bilan radiatif global du système Terre- espace
Les processus de transfert d’énergie: les cycles de l’eau (eaux douces avec les précipitations et la thermohaline) les masses d’air (synergie avec le transport de l’eau) 100 + Énergie en W/m² - Peu d’échanges entre les deux hémisphères thermohaline -100 Sud Nord 90 60 40 20 20 40 60 90 Latitude en degré

41 Le bilan radiatif global du système Terre- espace
«Météorologie générale», J.P. Triplet & G. Roche, 1971, 303p, météorologie nationale

42 La répartition de l’insolation sur le globe terrestre
Calories par cm² et par jour Le fait que la Terre est à l’aphélie en décembre, se retrouve dans la légère dissymétrie des courbes (voir 1100) «Climat» Alain Foucsult, Fayard, 1993,328 p. Une nuit, un jour aux pôles

43 «Climat d’hier à demain», Sylvie Joussaume, CNRS éditions/cea,1993, 143 p.
Les climats du Monde