Le rayonnement solaire reçu

En une phrase

Le Soleil envoie vers la Terre de la lumière et de la chaleur : c'est le rayonnement solaire. Mais tous les endroits n'en reçoivent pas autant. Là où les rayons arrivent bien droits (vers l'équateur), il fait chaud ; là où ils arrivent très inclinés, en biais (vers les pôles), il fait froid.

Comprendre

Toute l'énergie qui réchauffe et éclaire la Terre vient du Soleil. Le Soleil envoie dans toutes les directions un rayonnement, c'est-à-dire à la fois de la lumière et de la chaleur, qui voyage dans l'espace et atteint notre planète. Mais une même quantité de rayons ne réchauffe pas partout de la même façon : tout dépend de l'angle sous lequel ils frappent le sol.

Près de l'équateur, les rayons arrivent presque à la verticale, bien droits : leur énergie se concentre sur une petite surface, qui devient donc très chaude. Près des pôles, au contraire, les rayons arrivent très inclinés, en biais : la même énergie s'étale sur une grande surface, qui reçoit donc beaucoup moins de chaleur à chaque endroit. C'est pour cela qu'il fait chaud dans les régions proches de l'équateur et froid près des pôles.

L'inclinaison des rayons explique aussi pourquoi il fait plus chaud à midi (rayons plus droits) qu'en fin de journée (rayons rasants). Comprendre cela, c'est comprendre l'origine des grandes différences de température sur la Terre.

Le cours

La Terre reçoit en permanence de l'énergie venue du Soleil, sous forme de rayonnement : ce rayonnement apporte à la fois de la lumière, qui éclaire, et de la chaleur, qui réchauffe la surface. C'est cette énergie solaire qui fait fonctionner le climat et qui permet la vie. Cependant, cette énergie n'est pas reçue de la même manière partout : la quantité d'énergie reçue par une surface dépend de l'inclinaison des rayons qui la frappent.

Lorsque les rayons arrivent presque à la verticale, c'est-à-dire bien droits sur le sol, leur énergie se concentre sur une petite surface : cette surface est fortement réchauffée. Lorsque les rayons arrivent très inclinés, en biais, la même quantité d'énergie est répartie sur une surface beaucoup plus grande : chaque endroit reçoit alors moins d'énergie et se réchauffe moins. C'est ce qui explique les grandes différences de température à la surface du globe.

Près de l'équateur, les rayons du Soleil sont presque verticaux toute l'année : il y fait donc chaud. Près des pôles, les rayons sont toujours très inclinés : il y fait froid. Le même phénomène se retrouve au cours d'une journée : à midi, le Soleil est haut et ses rayons sont plus droits, il fait plus chaud ; le matin et le soir, le Soleil est bas et ses rayons rasants réchauffent moins.

On peut donc relier directement la quantité d'énergie solaire reçue à l'inclinaison des rayons selon l'endroit et le moment.

Les erreurs fréquentes

Il fait plus chaud à l'équateur parce que ces régions sont plus proches du Soleil.

La différence ne vient pas de la distance (toute la Terre est quasiment à la même distance du Soleil) mais de l'inclinaison des rayons : droits à l'équateur (chaud), très inclinés aux pôles (froid).

Le Soleil n'apporte que de la lumière, pas de chaleur.

Le rayonnement du Soleil apporte à la fois de la lumière et de la chaleur : c'est lui qui réchauffe la surface de la Terre.

Tu maîtrises la notion si…

• Décrire que la Terre reçoit du Soleil de l'énergie sous forme de lumière et de chaleur.
• Relier la quantité d'énergie reçue à l'inclinaison des rayons du Soleil.
• Expliquer pourquoi il fait plus chaud à l'équateur (rayons droits) qu'aux pôles (rayons inclinés).

Vérifie que tu as compris

1. Sous quelle forme la Terre reçoit-elle l'énergie du Soleil ?

   Réponse Sous forme de lumière et de chaleur

   Le Soleil envoie son énergie sous forme de rayonnement (lumière et chaleur) qui traverse l'espace jusqu'à la Terre.

2. Pourquoi reçoit-on plus d'énergie solaire à l'équateur qu'aux pôles ?

   Réponse Les rayons arrivent plus droits à l'équateur, plus inclinés aux pôles

   À l'équateur les rayons frappent presque à la verticale et concentrent l'énergie ; aux pôles ils arrivent très inclinés et l'étalent : il y fait plus froid.

3. Modèle classique des manuels : une lampe de poche éclaire une feuille quadrillée. Lampe face à la feuille, la tache de lumière couvre 10 carreaux ; feuille inclinée, la même lampe à la même distance éclaire 20 carreaux. Que montre ce modèle ?

   Réponse Inclinés, les rayons répartissent la lumière sur plus de surface

   La même lumière couvre 20 carreaux au lieu de 10 : chaque carreau en reçoit environ deux fois moins. C'est ce qui arrive aux régions où les rayons du Soleil arrivent inclinés. La lampe ne change pas : c'est la répartition sur la surface qui change. La distance est la même dans les deux cas : le modèle ne teste pas la distance. Et rejeter un modèle parce qu'il n'est pas le Soleil, c'est oublier qu'un modèle simplifie exprès.