Ens. scientifique · Première · Le Soleil, notre source d’énergie
Le rayonnement solaire
Une étoile qui perd de la masse.
En bref
Le Soleil rayonne 3,8 × 10^26 watts depuis 4,6 milliards d’années.
Le Soleil rayonne 3,8 × 10^26 watts depuis 4,6 milliards d’années. Cette puissance n’a rien de chimique : aucune combustion ne tiendrait plus de quelques milliers d’années.
La fusion, et la masse qui manque
Au cœur du Soleil, à environ 15 millions de degrés, quatre noyaux d’hydrogène fusionnent en un noyau d’hélium.
L’hélium formé est moins massif que les quatre noyaux de départ. Cette masse manquante devient de l’énergie : E = m × c², avec c = 3,0 × 10^8 m/s.
| Grandeur | Sa valeur |
|---|---|
| Masse perdue par le Soleil | environ 4 millions de tonnes par seconde |
| Masse totale du Soleil | 2 × 10^30 kg |
Une paille, donc, à l’échelle de l’astre.
Les deux lois du rayonnement
| Loi | Sa formule | Ce qu’elle donne |
|---|---|---|
| Wien | λmax × T = 2,9 × 10^-3 m·K | La couleur dit la température |
| Stefan | P/S = σ × T⁴, σ = 5,67 × 10^-8 | La puissance par mètre carré |
| Température de surface | Où se situe le maximum d’émission |
|---|---|
| 3 000 K | Rouge et infrarouge |
| 5 800 K — le Soleil | λmax environ 500 nm : le vert-jaune, en plein visible |
| 10 000 K | Le bleu |
Stefan est une puissance quatrième : doubler la température multiplie la puissance émise par 16.
Ce qui arrive jusqu’à nous
À 150 millions de km, la puissance reçue par mètre carré face au Soleil vaut 1 360 W/m² : c’est la constante solaire. Elle ne dépend que de la distance, et décroît comme 1/d².
Pourquoi il fait plus chaud à l’équateur
Cette puissance ne se répartit pas également : plus la latitude est élevée, plus les rayons arrivent inclinés et étalent la même énergie sur une plus grande surface.
La puissance reçue par mètre carré de sol est proportionnelle au cosinus de l’angle d’incidence. C’est cette inégalité, et elle seule, qui crée les zones climatiques et les saisons.
Teste-toi
6 questions pour vérifier
Touche une réponse : la correction s’affiche tout de suite.
1.Quelle réaction produit l’énergie du Soleil ?
2.Que donne la loi de Wien ?
3.Quelle est la valeur de la constante solaire au-dessus de l’atmosphère ?
4.Si on double la température de surface d’une étoile, par combien la puissance émise par mètre carré est-elle multipliée ?
5.Pourquoi un mètre carré de sol reçoit-il moins d’énergie aux pôles qu’à l’équateur ?
6.Quelle est approximativement la température de surface du Soleil ?
0 / 6 questions
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