Mardi
5 Février 2019
Par
son rayonnement, le soleil nous éclaire et nous apporte aussi de la chaleur. Grâce
à l’analyse du spectre lumineux, nous connaissons communément :
- les ultraviolets invisibles qui provoquent « les
coups de soleil en été » ces rayonnements ont une longueur d’onde comprise
entre 0,01 micromètres et 0,40 micromètres, ils sont actifs pour la
photosynthèse.
- les rayonnements visibles auxquels notre rétine est
sensible ; leur longueur d’onde s’étale de 0,40 micromètres à 0,60
micromètres (violet 0,44 ; bleu 0,47 ; vert 0,54 ; jaune
0,58 ; orange 0,60 ; et rouge 0,62). L’arc en ciel, produit par les
gouttes d’eau de pluie qui se comportent comme des prismes, nous restitue cette
gamme de couleurs.
- les infrarouges invisibles, de longueur d’onde comprise
entre 0,76 micromètres et 5 micromètres, sont les ondes énergétiques elles transportent
la chaleur.
L’énergie
apportée par ces infrarouges est diluée : 1kw par mètre carré de la
surface terrestre au maximum, 0,1kw en moyenne ; elle est
intermittente : absente de nuit, faible par temps couvert. Cependant, s’il
n’y avait pas de pertes de chaleur, la surface de la terre s’échaufferait et la
vie y deviendrait impossible ; en fait la terre qui s’échauffe émet à son
tour des infrarouges qui évacuent la chaleur vers le ciel. Le rapport entre
l’énergie reçue et celle émise est l’albédo si la terre absorbait tous le
infrarouges l’albédo serait égal à 0 et si elle renvoyait toutes les radiations
il serait égal à 1.
L’effet
de serre tient à ce que la terre ne réfléchit que des infrarouges dont la
longueur d’onde est supérieure à 3 micromètres et que ces longueurs d’ondes sont
absorbées par le plastique, le verre et certains gaz. Ainsi, la chaleur qu’ils
transportent, est piégée par la présence de ces obstacles.
On
a utilisé en agriculture cette propriété du verre et du plastique pour faire
des serres ; dès lors qu’elles reçoivent de la lumière solaire, leur sol
renvoie des infrarouges qui vont être piégés par les parois en verre ou en
plastique de la serre, la chaleur intérieure y est ainsi supérieure à
l’extérieur et les plantes peuvent y maintenir une activité de croissance. La
serre prolonge ainsi la saison favorable aux plantes et peut empêcher les dégâts de gel.
Les
infrarouges réfléchis par la terre sont aussi arrêtés par certains gaz présents
dans les couches atmosphériques ce sont des gaz à effet de serre il y en a cinq principaux : la vapeur
d’eau H2O, le dioxyde de carbone CO2, le méthane CH4, le protoxyde d’azote N2O
et l’Ozone O3 ; ils vont intervenir ainsi puissamment sur notre climat car
ils modifient plus ou moins rapidement la température de l’atmosphère.
La
vapeur d’eau est un gaz qui coexiste avec son état liquide : le
brouillard, selon les températures et les pressions présentes dans le milieu atmosphérique.
C’est ce mélange gaz-brouillard qui constitue l’obstacle le plus efficace au
passage des infrarouges. Son effet de serre est cependant très variable et
limité car la teneur en vapeur d’eau de l’atmosphère est fonction du va et
vient entre l’évaporation des eaux des océans et leur restitution au sol par condensation
sous forme de pluies.
Les
autres gaz à effet de serre ne changent pas d’état aux températures et
pressions qui sévissent à la surface de la terre, leur concentration ne variait
que très lentement dans les temps géologiques. Cependant l’homme a modifié cette
situation ; il utilise comme source d’énergie, depuis la révolution industrielle, le carbone
fossile ; l’oxydation de celui-ci dans les moteurs produit des quantités
colossales de dioxyde de carbone : CO2. Sa concentration dans l’atmosphère
terrestre augmente rapidement car la demande photosynthétique principale
utilisatrice de ce gaz reste stable sinon diminue. L’effet de serre
supplémentaire qui découle de cette émission anthropique du CO2 est déjà perceptible
dans le réchauffement climatique de la planète.
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