← Retour aux ressources
Enseignement scientifique · Classe de 1ʳᵉ

Le Soleil, notre source d'énergie

Rayonnement solaire, bilan radiatif terrestre et enjeux climatiques — programme d'Enseignement scientifique de 1re générale

À propos de cette page
Cette évaluation sur « Le Soleil, notre source d'énergie » en première permet de faire le point sur ses connaissances en enseignement scientifique, comme lors d'un véritable contrôle. Elle suit le programme officiel de première et propose plusieurs exercices notés sur 20, avec un corrigé détaillé. Au programme : Le Soleil, une étoile productrice d'énergie, Le spectre électromagnétique du rayonnement solaire, La constante solaire et la puissance reçue par la Terre, L'albédo : fraction de l'énergie renvoyée. Travaille seul, chronomètre-toi, puis compare tes réponses au corrigé pour identifier les points à revoir. Parfait pour mesurer ses progrès et réviser efficacement. Évaluation gratuite conçue par un professeur particulier à Marseille pour aider les élèves de première en enseignement scientifique.
Évaluation finale · Niveau difficile · Durée 55 min · Noté sur 20
55:00

Évaluation complète de fin de chapitre, tout en niveau difficile. Travaille seul et sans aide, puis vérifie tes réponses avec le corrigé détaillé dépliable en bas de page.

Exercice 1 — Spectre solaire et loi de Wien

/ 4 pts
  1. La température de surface du Soleil est $T_\odot = 5\,800$ K. En utilisant la loi de Wien ($b = 2{,}898 \times 10^{-3}$ m·K), calcule la longueur d'onde $\lambda_{\max}$ du rayonnement solaire. (1,5 pt)
  2. À quel domaine spectral cette longueur d'onde appartient-elle ? (0,5 pt)
  3. La planète Mars a une température de surface d'environ 210 K. Calcule $\lambda_{\max}$ de son rayonnement. À quel domaine appartient-il ? (2 pt)

Exercice 2 — Puissance reçue et absorbée par la Terre

/ 5 pts
  1. La constante solaire est $S_0 = 1361$ W/m². Calcule la puissance moyenne reçue par m² de surface terrestre (avant albédo). (1 pt)
  2. L'albédo terrestre est $a = 0{,}30$. Calcule la puissance moyenne absorbée par m². (1,5 pt)
  3. Le rayon terrestre est $R_T = 6{,}37 \times 10^6$ m. Calcule la puissance totale absorbée par la Terre en watts. (2,5 pt)

Exercice 3 — Température d'équilibre radiative

/ 5 pts
  1. Rappelle la condition d'équilibre radiatif (formule). (1 pt)
  2. En utilisant $S_0 = 1361$ W/m², $a = 0{,}30$, $\sigma = 5{,}67 \times 10^{-8}$ W/m²/K⁴, calcule la température d'équilibre $T_e$ de la Terre. (3 pt)
  3. La température réelle est $T_r \approx 288$ K. Calcule l'écart $\Delta T = T_r - T_e$ et explique son origine. (1 pt)

Exercice 4 — Gaz à effet de serre et changement climatique

/ 3 pts
  1. Cite trois gaz à effet de serre et donne leur formule chimique. (1,5 pt)
  2. Explique pourquoi la vapeur d'eau constitue une rétroaction positive du changement climatique. (1,5 pt)

Exercice 5 — Albédo et énergie solaire

/ 3 pts
  1. La Lune a un albédo $a = 0{,}12$ et reçoit la même constante solaire que la Terre ($S_0 = 1361$ W/m²). Calcule sa puissance absorbée par m² de surface ($S_0/4$). (1,5 pt)
  2. Pourquoi les panneaux solaires photovoltaïques sont-ils conçus pour avoir un albédo très faible ? (1,5 pt)
✓Corrigé détaillé

Exercice 1 — Spectre solaire et loi de Wien
Corrigé :
1. $\lambda_{\max} = \frac{b}{T_\odot} = \frac{2{,}898 \times 10^{-3}}{5800} = 5{,}00 \times 10^{-7}$ m $= 500$ nm.
2. 500 nm est dans le domaine visible (400–700 nm).
3. $\lambda_{\max}^{\text{Mars}} = \frac{2{,}898 \times 10^{-3}}{210} \approx 1{,}38 \times 10^{-5}$ m $= 13{,}8$ µm → domaine infrarouge.

Exercice 2 — Puissance reçue et absorbée par la Terre
Corrigé :
1. $\bar{E} = S_0/4 = 1361/4 \approx 340$ W/m².
2. $E_{\text{abs}} = \bar{E} \times (1-a) = 340 \times 0{,}70 \approx 238$ W/m².
3. $P_{\text{abs}} = E_{\text{abs}} \times 4\pi R_T^2 = 238 \times 4\pi \times (6{,}37 \times 10^6)^2$
$= 238 \times 5{,}10 \times 10^{14} \approx 1{,}21 \times 10^{17}$ W.

Exercice 3 — Température d'équilibre radiative
Corrigé :
1. En régime stationnaire : $\frac{S_0(1-a)}{4} = \sigma T_e^4$, donc $T_e = \left(\frac{S_0(1-a)}{4\sigma}\right)^{1/4}$.
2. $T_e = \left(\frac{1361 \times 0{,}70}{4 \times 5{,}67 \times 10^{-8}}\right)^{1/4} = \left(\frac{952{,}7}{2{,}268 \times 10^{-7}}\right)^{1/4} = (4{,}20 \times 10^9)^{1/4} \approx 255$ K $\approx -18$ °C.
3. $\Delta T = 288 - 255 = 33$ K. Cet écart est dû à l'effet de serre naturel : les GES (H₂O, CO₂…) absorbent le rayonnement IR terrestre et en renvoient une partie vers la surface.

Exercice 4 — Gaz à effet de serre et changement climatique
Corrigé :
1. CO₂ (dioxyde de carbone), CH₄ (méthane), H₂O (vapeur d'eau), N₂O (protoxyde d'azote), O₃ (ozone). Trois au choix parmi ces exemples.
2. Rétroaction positive vapeur d'eau : le réchauffement dû aux GES anthropiques augmente l'évaporation des océans → davantage de vapeur d'eau dans l'atmosphère → vapeur d'eau est elle-même un GES → absorption IR accrue → réchauffement supplémentaire. Le processus s'auto-amplifie (rétroaction positive).

Exercice 5 — Albédo et énergie solaire
Corrigé :
1. $E_{\text{abs}} = \frac{S_0(1-a)}{4} = \frac{1361 \times 0{,}88}{4} = \frac{1197{,}7}{4} \approx 299$ W/m². (La Lune absorbe davantage car son albédo est plus faible.)
2. Un albédo faible signifie que la surface réfléchit peu le rayonnement solaire et en absorbe une grande fraction. Pour un panneau photovoltaïque, cela maximise l'énergie lumineuse captée et convertie en électricité, améliorant ainsi le rendement du panneau.

→Continuer ce chapitre
📖 Cours ✏️ Exercices 💬 Compréhension ❓ QCM
↔Autres chapitres
← Des éléments chimiques communs entre l'Univers et le vivant Transferts énergétiques dans l'atmosphère →
Bloqué sur ce chapitre ?

Cours particuliers de enseignement scientifique à Marseille, en présentiel ou à distance — un prof qui s'adapte à ton rythme et reprend ce qui coince.

Réserver un 1er cours → Voir les tarifs