Irradiation solaire
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Carte mondiale de l'irradiation solaire globale (annuelle et journalière moyenne).
Carte de l'irradiation solaire en Europe.
En physique, l'irradiation solaire est l'exposition d'un corps à un flux de rayonnements en provenance du soleil. En météorologie, l'insolation ou ensoleillement désigne la quantité d'énergie reçue du soleil en un lieu.
La terre est soumise à une irradiation solaire d'une puissance moyenne de 173 pétawatts (PW) et ainsi, chaque année, la terre reçoit environ 3830 zettajoules (ZJ) d'énergie provenant du Soleil[1],[2].
Radiation reçue par la Terre |
Le calcul et les mesures par satellite montrent que la Terre qui est située à environ 150 millions de kilomètres du Soleil reçoit de sa part un rayonnement d'une puissance moyenne de 1361 W/m2[3]. C'est la puissance reçue par une unité de surface qui serait perpendiculaire aux rayonnements juste au-dessus de l'atmosphère terrestre.
Pour calculer l'énergie totale interceptée par la Terre, on peut considérer que c'est celle qui manque dans l'ombre de la Terre.
Cette ombre, plane, a une surface S égale à π * R2 avec R = 6 368 km, soit S = 127 400 000 km2 = 1,274×1014 m2.
La puissance totale reçue par la Terre se calcule simplement en faisant le produit de la puissance moyenne irradiée par la surface totale calculée :
P = 1 361 * 1,274 1014watts = 1,734 * 1017 watts = 173 pétawatts (1015W).
Soit une puissance moyenne de 340 W/m² au sol (1361 W/m² / 4, cf. la surface d'une sphère)
L'énergie totale reçue pendant un an, vaut :
E = 365,25 * 24 * 3600 * 1,73 1017joules = 5,47 1024 J = 5,47 yottajoules.
Cependant, une part de l'énergie est réfléchie par le système Terre-atmosphère et finalement seuls 70 % environ de l'énergie est absorbée par la Terre, soit :
Ea= 0,7 * 5,47 1024 J = 3,83 1024 J = 3,83 yottajoules.
Ea= 1,06 1021 Wh = 1 060 milliards de gigawattheure.
Ea= 92 1012tonne d'équivalent pétrole (tep) = 92 000 gigatep.
Pour comparaison, la consommation énergétique mondiale est d'environ 8 Gtep (2006), soit 1/11 500 de l'énergie solaire absorbée en un an, équivalent à l'énergie absorbée par la Terre en 45 minutes.
Carte du rayonnement solaire en France.
On trouve sur internet des cartes donnant une estimation de la radiation solaire en France[4] ou dans le monde.
Notes et références |
(en)Energy from the Sun
voir aussi, comme illustration, Ordre de grandeur (énergie)
(en) William M. Haynes, CRC Handbook of Chemistry and Physics, vol. 97, CRC Press/Taylor and Francis, 2016, 2652 p. (ISBN 1498754287), « Solar irradiance at the Earth », p. 2403 (14-18).
cartes de la radiation solaire
Voir aussi |
Énergie solaire, tout sur la ressource solaire
Rayonnement solaire, nature du rayonnement solaire
Constante solaire, quantité reçue par unité de surface
Bilan radiatif de la Terre, système climatique Terre-atmosphère
Ensoleillement, aspect météorologique
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