Introduction
Quand le Soleil éclaire la Terre, toute son énergie ne reste pas piégée à la surface. Une partie est réfléchie directement vers l’espace, tandis qu’une autre est absorbée par l’atmosphère, les continents et les océans. Cette répartition joue un rôle fondamental dans le climat terrestre et dans l’équilibre énergétique de la planète. Pour la comprendre, il faut introduire une notion clé : l’albédo, qui mesure la capacité d’une surface à réfléchir la lumière qu’elle reçoit, et rappeler quelques ordres de grandeur de la puissance solaire reçue par la Terre.
L’albédo : un miroir naturel
L’albédo est une grandeur comprise entre 0 et 1 (ou exprimée en pourcentage). Il représente la fraction de l’énergie solaire reçue par une surface qui est réfléchie vers l’espace. Plus une surface est claire ou recouverte de glace, plus son albédo est élevé. Au contraire, les surfaces sombres comme les océans ou les forêts absorbent davantage d’énergie et ont un albédo faible.
Exemples :
La neige fraîche a un albédo proche de 0,9 (90 % de la lumière est réfléchie).
Les déserts clairs ont un albédo autour de 0,4.
Les océans, sombres, ont un albédo proche de 0,1.
En moyenne, l’albédo global de la Terre est d’environ 0,3 : cela signifie que 30 % du rayonnement solaire est renvoyé vers l’espace, et que 70 % est absorbé.
À retenir
L’albédo mesure la part de lumière réfléchie par une surface. Plus il est élevé, plus la surface renvoie l’énergie solaire et moins elle en absorbe. L’albédo moyen de la Terre est d’environ 0,3.
L’énergie reçue et absorbée par la Terre
La puissance solaire incidente au sommet de l’atmosphère est appelée constante solaire. Sa valeur est d’environ pour une surface perpendiculaire aux rayons du Soleil. Mais, comme la Terre est sphérique et en rotation, la puissance moyenne reçue par l’ensemble du globe se répartit : elle est d’environ .
Cette énergie ne reste pas intégralement au sol :
≈ 30 % est réfléchie vers l’espace (albédo global).
≈ 70 % est absorbée par l’atmosphère, les continents et les océans.
L’atmosphère absorbe une partie du rayonnement, notamment dans l’ultraviolet (ozone) et dans l’infrarouge (gaz à effet de serre comme la vapeur d’eau ou le CO₂). Les continents absorbent plus ou moins d’énergie selon la nature de leur surface (forêts, déserts, zones urbaines). Les océans, vastes et sombres, stockent une grande partie de cette énergie et la redistribuent grâce aux courants marins.
Dans une situation d’équilibre radiatif, l’énergie absorbée par la Terre est en moyenne réémise vers l’espace sous forme de rayonnement infrarouge. C’est cet équilibre qui conditionne la température moyenne de la planète.
À retenir
La Terre reçoit en moyenne environ . Environ 30 % est réfléchi (albédo), et 70 % absorbé puis réémis sous forme de rayonnement infrarouge.
Le rôle de l’effet de serre
Toute l’énergie réémise par la surface terrestre n’échappe pas directement à l’espace. Certains gaz de l’atmosphère, comme la vapeur d’eau, le dioxyde de carbone ou le méthane, absorbent une partie du rayonnement infrarouge et le réémettent dans toutes les directions, y compris vers le sol. Ce phénomène naturel est appelé effet de serre.
L’effet de serre est indispensable à la vie : sans lui, la température moyenne de la Terre serait proche de –18 °C, alors qu’elle est d’environ +15 °C aujourd’hui. Mais l’augmentation de la concentration des gaz à effet de serre liée aux activités humaines (combustibles fossiles, déforestation, agriculture intensive) renforce ce phénomène et provoque un réchauffement climatique.
À retenir
L’effet de serre est un phénomène naturel qui maintient une température clémente sur Terre. Son intensification par les activités humaines déséquilibre le bilan radiatif et provoque une élévation de la température moyenne mondiale.
Conclusion
La notion d’albédo, la valeur de la constante solaire et le rôle de l’atmosphère permettent de comprendre comment l’énergie solaire est partagée entre réflexion et absorption. Dans une situation d’équilibre radiatif, la Terre réémet en infrarouge ce qu’elle absorbe. Mais la modification de l’albédo (fonte des glaces, urbanisation) et l’augmentation des gaz à effet de serre perturbent cet équilibre et accentuent le réchauffement climatique, enjeu central pour l’avenir des sociétés humaines.