Fiche de révision : Atmosphère, rayonnements et climat

📋 Plan du Cours

1. Domaines du rayonnement solaire
2. Filtrage atmosphérique des UV
3. Formation et rôle de l’ozone
4. Effets biologiques des rayonnements UV
5. Spectres thermiques du Soleil et de la Terre
6. Absorption infrarouge atmosphérique
7. Bilan radiatif et effet de serre

📖 1. Domaines du rayonnement solaire

📝 Points essentiels

• Le rayonnement solaire avant sa traversée de l’atmosphère comprend des ultraviolets, de la lumière visible et de l’infrarouge.

• Les UV-C ont une longueur d’onde comprise entre 100 et 280 nm, les UV-B entre 280 et 315 nm, les UV-A entre 315 et 400 nm, la lumière visible entre 400 et 800 nm et l’infrarouge au-delà de 800 nm.

💡 Astuce mémo

UV-C, UV-B, UV-A, visible, infrarouge : des plus courtes aux plus longues longueurs d’onde

📖 2. Filtrage atmosphérique des UV

📝 Points essentiels

• L’ozone et le dioxygène absorbent les ultraviolets atmosphériques, mais leurs courbes d’absorption relatives ne s’additionnent pas.

• L’ADN absorbe fortement les ultraviolets autour de 260 nm, dans le domaine UV-C, et absorbe encore une partie des UV-B.

💡 Astuce mémo

O₂ et O₃ filtrent les UV, tandis que l’ADN les absorbe

📖 3. Formation et rôle de l’ozone

📝 Points essentiels

• Sous l’action des UV-C de longueur d’onde inférieure à 240 nm, le dioxygène se dissocie en deux atomes d’oxygène, puis chaque atome d’oxygène peut réagir avec une molécule de dioxygène pour former de l’ozone.

💡 Astuce mémo

UV-C → O₂ dissocié → O → O₃

📖 4. Effets biologiques des rayonnements UV

📝 Points essentiels

📌 Les UV-A atteignent largement la surface, les UV-B n’y atteignent qu’en partie et les UV-C n’y sont pratiquement pas présents.

• Les UV-B peuvent provoquer des coups de soleil, des lésions de l’ADN et des mutations cellulaires, avec une intensité variable selon la saison, l’heure et l’altitude.

• Les UV-C sont très dangereux pour les cellules et l’ADN, peuvent entraîner des lésions graves et la mort cellulaire, mais sont presque entièrement filtrés par l’atmosphère grâce au dioxygène et à l’ozone.

💡 Astuce mémo

UV-A atteignent largement la surface, UV-C y sont presque absents

📖 5. Spectres thermiques du Soleil et de la Terre

📝 Points essentiels

• Le Soleil, dont la température est d’environ 5 800 K, présente un maximum d’émission dans le domaine visible, tandis que la Terre, à environ 288 K, présente un maximum d’émission dans l’infrarouge.

💡 Astuce mémo

Soleil chaud → visible ; Terre froide → infrarouge

📖 6. Absorption infrarouge atmosphérique

📝 Points essentiels

• L’absorption du rayonnement infrarouge par l’atmosphère dépend à la fois du gaz considéré et de la longueur d’onde.

• À environ 15 µm, la vapeur d’eau et le dioxyde de carbone absorbent fortement les infrarouges.

📖 7. Bilan radiatif et effet de serre

🔑 Notions clés & Définitions

• Équilibre radiatif : Une situation où le système Terre reçoit autant d’énergie qu’il en renvoie vers l’espace

📝 Points essentiels

• Le rayonnement solaire reçu au sommet de l’atmosphère est en moyenne de 340 W·m−2, dont environ 30 % sont réfléchis et environ 70 % sont absorbés par le système Terre.

• L’atmosphère absorbe une partie du rayonnement infrarouge émis par la surface, puis réémet un rayonnement infrarouge vers l’espace et vers la surface.

• Sans effet de serre naturel, la température moyenne de surface serait d’environ −18 °C, contre environ +15 °C avec l’atmosphère actuelle.

• L’augmentation de température moyenne due à l’effet de serre naturel est de 33 °C, calculée par $[?$.

💡 Astuce mémo

Absorption et réémission infrarouges → équilibre radiatif → température favorable à la vie

📊 Tableaux de synthèse

Domaines des ultraviolets