Le bilan radiatif terrestre

Que mesure l'albédo d'une surface ?

• A. La part de la puissance reçue qu'elle absorbe en surface
• B. La part de la puissance reçue qu'elle renvoie
• C. La puissance infrarouge qu'elle émet par m²
• D. La température qu'elle atteint à l'équilibre

Dans quel domaine de longueurs d'onde le sol terrestre émet-il principalement ?

• A. Ultraviolet
• B. Visible
• C. Rayons X
• D. Infrarouge

Quelle est la valeur approximative de l'albédo terrestre moyen ?

• A. Environ 0,3
• B. Environ 0,7
• C. Environ 0,03
• D. Environ 3

Lequel de ces gaz n'est pas un gaz à effet de serre ?

• A. La vapeur d'eau
• B. Le méthane
• C. Le diazote
• D. Le dioxyde de carbone

Par quel nombre divise-t-on la constante solaire pour obtenir la puissance moyenne reçue par m² de surface terrestre ?

• A. 2
• B. π
• C. 4
• D. 4π

Laquelle de ces surfaces a l'albédo le plus élevé ?

• A. Une neige fraîche
• B. Un océan calme
• C. Une forêt de conifères
• D. Un sol labouré

Que signifie « équilibre dynamique » pour le sol ?

• A. Il ne reçoit plus aucun rayonnement
• B. Il n'émet plus de rayonnement dans l'infrarouge
• C. Sa température augmente régulièrement
• D. Il reçoit autant de puissance qu'il en cède

D'où provient, en moyenne, la plus grande partie de la puissance reçue par le sol ?

• A. Du Soleil, directement
• B. De l'atmosphère, en infrarouge
• C. Du noyau terrestre, par conduction
• D. De la Lune, par réflexion de la lumière solaire

Une surface reçoit 640 W·m⁻² et en renvoie 96 W·m⁻². Son albédo vaut :

• A. 0,85
• B. 6,7
• C. 0,15
• D. 0,096

Au niveau d'une planète fictive, la constante solaire vaut 2 200 W·m⁻². La puissance moyenne reçue par m² de sa surface vaut :

• A. 550 W·m⁻²
• B. 1 100 W·m⁻²
• C. 700 W·m⁻²
• D. 8 800 W·m⁻²

Puissance moyenne reçue : 310 W·m⁻² ; albédo : 0,25. La puissance absorbée par m² vaut :

• A. 77,5 W·m⁻²
• B. 310 W·m⁻²
• C. 1 240 W·m⁻²
• D. 232,5 W·m⁻²

Le sol d'une région reçoit 176 W·m⁻² du Soleil et 318 W·m⁻² de l'atmosphère ; il émet 395 W·m⁻² en infrarouge et cède 99 W·m⁻² par convection et évaporation. On peut conclure que :

• A. le sol se réchauffe
• B. sa température moyenne reste constante
• C. le sol se refroidit
• D. on ne peut rien conclure sans connaître l'albédo du sol

Avec $P=\sigma T^4$ et $\sigma =5,67\times {10}^{-8}$ W·m⁻²·K⁻⁴, un sol à 300 K émet environ :

• A. 459 W·m⁻²
• B. 1,7 × 10⁻⁵ W·m⁻²
• C. 153 W·m⁻²
• D. 4,6 × 10⁴ W·m⁻²

Loi de Wien : ${\lambda }_{max}={\displaystyle \frac{2,90\times {10}^{-3}}{T}}$ (λ en m, T en K). Pour un sol à 305 K, λmax vaut environ :

• A. 0,95 µm
• B. 95 µm
• C. 0,51 µm
• D. 9,5 µm

La Terre intercepte le rayonnement solaire sur une surface d'aire :

• A. $4\pi R^2$
• B. $\pi R^2$
• C. $2\pi R^2$
• D. ${\displaystyle \frac{4}{3}}\pi R^3$

Si l'albédo d'une planète passe de 0,32 à 0,28, sans autre changement, sa puissance solaire absorbée est multipliée par :

• A. 0,875
• B. 1,14
• C. 1,06
• D. 0,944

Un élève affirme : « sans effet de serre, la Terre serait plus agréable à vivre ». Quelle réponse est correcte ?

• A. Juste : l'effet de serre est une pollution récente
• B. Faux : sans lui, la Terre serait vers +30 °C
• C. Juste : il ne joue aucun rôle sur la température
• D. Faux : sans lui, la surface serait vers −18 °C

Pourquoi divise-t-on la constante solaire par 4 et non par 2 ?

• A. Parce que la moitié de la Terre est dans la nuit
• B. Parce que l'aire de la sphère vaut 4 fois celle du disque
• C. Parce que l'albédo renvoie les trois quarts du flux
• D. Parce que l'atmosphère absorbe la moitié du rayonnement solaire reçu

Le sol reçoit plus de puissance de l'atmosphère que du Soleil. Pourquoi n'y a-t-il pourtant aucune création d'énergie ?

• A. L'atmosphère réémet une énergie issue du sol, donc du Soleil
• B. L'atmosphère produit elle-même de l'énergie par des réactions chimiques
• C. Le noyau terrestre fournit l'essentiel de cette puissance
• D. L'affirmation est fausse : le sol reçoit surtout du Soleil

Deux planètes sans atmosphère reçoivent la même puissance solaire par m² ; albédo 0,20 pour A, 0,45 pour B. Laquelle a la température d'équilibre la plus élevée ?

• A. B, car elle réfléchit davantage
• B. Elles ont la même température
• C. A, car elle absorbe davantage
• D. On ne peut pas conclure sans leur rayon

Une hausse de la concentration en méthane dans l'atmosphère entraîne d'abord :

• A. une hausse de l'albédo terrestre
• B. une baisse de la puissance IR sortant vers l'espace
• C. une hausse de la constante solaire
• D. une baisse de la puissance solaire absorbée par le sol

Une serre de jardin chauffe surtout parce que sa vitre bloque la convection. Pourquoi l'analogie avec l'effet de serre atmosphérique est-elle imparfaite ?

• A. Car l'atmosphère n'absorbe aucun rayonnement infrarouge venu du sol
• B. Car la vitre est opaque à la lumière visible
• C. Car l'effet de serre terrestre est radiatif, non convectif
• D. Car une serre ne contient jamais de vapeur d'eau

À l'équilibre, la Terre émet vers l'espace une puissance infrarouge moyenne par m² égale à :

• A. la puissance infrarouge totale émise par le sol
• B. la puissance solaire moyenne reçue, S/4
• C. la puissance réfléchie par les nuages
• D. la puissance solaire absorbée, (1 − A)S/4

Sur une année, le sol d'une région a reçu un peu plus de puissance qu'il n'en a cédé. Quelle conclusion est la plus juste ?

• A. Sa température moyenne a légèrement augmenté
• B. Il est resté en équilibre dynamique
• C. Sa température moyenne a légèrement baissé
• D. Il a forcément émis plus d'infrarouge qu'il n'en a reçu