QCM : Rayonnement solaire et santé (11 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quelle grandeur désigne l’énergie apportée par le rayonnement solaire à une surface par unité de temps ?

L’énergie solaire totale reçue
La puissance radiative reçue
La puissance radiative par unité de surface
La température radiative de la surface

La puissance radiative reçue

Explication

La puissance radiative reçue correspond à l’énergie apportée par unité de temps et s’exprime en watts. L’énergie totale ne précise pas la durée, la puissance par unité de surface rapporte aussi la grandeur à une aire, et la température mesure une autre propriété.

2. Deux surfaces planes reçoivent le même faisceau solaire, mais la seconde a une aire deux fois plus grande que la première et la même orientation : comment leurs puissances radiatives reçues se comparent-elles ?

La seconde reçoit une puissance deux fois plus faible
La seconde reçoit une puissance deux fois plus grande
Les deux reçoivent la même puissance
La seconde reçoit une puissance quatre fois plus grande

La seconde reçoit une puissance deux fois plus grande

Explication

À angle identique, la puissance radiative reçue est proportionnelle à l’aire : doubler l’aire double la puissance reçue. L’égalité néglige l’aire, la division par deux inverse la proportionnalité et le facteur quatre la surestime.

3. À un même endroit, l’angle d’incidence des rayons solaires change entre le matin et le midi. Quel mécanisme explique cette variation journalière de puissance reçue par unité de surface ?

L’inclinaison de l’axe terrestre seule
La révolution de la Terre autour du Soleil
Le changement de latitude du lieu
La rotation de la Terre sur elle-même

La rotation de la Terre sur elle-même

Explication

La rotation terrestre modifie au cours de la journée l’angle d’incidence des rayons et donc la puissance reçue par unité de surface. La révolution et l’inclinaison expliquent les variations saisonnières, tandis que la latitude ne change pas au cours de la journée.

4. Au cours de l’année, un hémisphère reçoit les rayons solaires sous des angles d’incidence différents. Quelle combinaison explique cette variation saisonnière ?

La variation de latitude et la forme de la surface locale
La rotation terrestre et le changement quotidien d’orientation
L’inclinaison de l’axe terrestre et la révolution autour du Soleil
La révolution terrestre sans inclinaison de l’axe

L’inclinaison de l’axe terrestre et la révolution autour du Soleil

Explication

Les variations saisonnières résultent de l’inclinaison de l’axe terrestre par rapport au plan de l’écliptique et de la révolution de la Terre autour du Soleil, qui font varier l’angle d’incidence selon la période de l’année. La rotation explique la variation journalière, la latitude n’est pas une variation annuelle du lieu, et la révolution sans inclinaison ne rend pas compte du mécanisme indiqué.

5. Que désigne l’inclinaison de l’axe de rotation terrestre par rapport à l’écliptique ?

Un angle d’environ 24° entre l’axe terrestre et le plan de l’équateur
Un angle d’environ 24° entre l’orbite terrestre et l’axe du Soleil
Un angle d’environ 23,5° entre l’axe terrestre et le plan de l’écliptique
Un angle d’environ 23,5° entre l’orbite terrestre et l’équateur

Un angle d’environ 23,5° entre l’axe terrestre et le plan de l’écliptique

Explication

L’axe de rotation de la Terre est incliné d’environ 23,5° par rapport à l’écliptique, le plan de son orbite autour du Soleil. L’inclinaison de l’orbite par rapport à l’équateur ne correspond pas à cette définition.

6. Quelle distinction entre les UVA et les UVB décrit correctement leurs effets sur la peau ?

Les UVA pénètrent jusqu’au derme et accélèrent le vieillissement, tandis que les UVB agissent dans l’épiderme et provoquent les coups de soleil.
Les UVA agissent dans l’épiderme et provoquent les coups de soleil, tandis que les UVB pénètrent jusqu’au derme et accélèrent le vieillissement.
Les UVA pénètrent jusqu’au derme et provoquent les coups de soleil, tandis que les UVB agissent dans l’épiderme sans favoriser les cancers.
Les UVA et les UVB restent à la surface de la peau, mais les UVA provoquent des inflammations oculaires.

Les UVA pénètrent jusqu’au derme et accélèrent le vieillissement, tandis que les UVB agissent dans l’épiderme et provoquent les coups de soleil.

Explication

Les UVA atteignent le derme et contribuent notamment au vieillissement cutané, alors que les UVB agissent dans l’épiderme et causent les coups de soleil; les deux peuvent aussi favoriser les cancers cutanés. L’idée que les UVB pénètrent jusqu’au derme inverse les profondeurs d’action indiquées pour ces rayonnements.

7. Quel est le rôle principal de l’ombre dans la prévention de l’exposition aux UV ?

Réduire l’exposition aux UV en constituant le meilleur moyen de protection
Éliminer toute exposition aux UV lorsque le ciel est dégagé
Protéger intégralement des rayons réfléchis à la plage
Remplacer la crème solaire après une baignade ou une activité sportive

Réduire l’exposition aux UV en constituant le meilleur moyen de protection

Explication

Rechercher l’ombre ou éviter le soleil est présenté comme le meilleur moyen de réduire l’exposition aux UV. Un parasol à la plage, contrairement à ce que suggère une option, ne protège pas intégralement.

8. Quelle différence distingue la puissance surfacique solaire à la distance de la Terre de la puissance moyenne reçue par unité de surface de la sphère terrestre ?

La première est d’environ 1 365 W/m² sur une surface perpendiculaire aux rayons, tandis que la seconde est d’environ 342 W/m² moyennée sur la sphère terrestre.
La première est d’environ 1 368 W/m² après moyenne sur la sphère terrestre, tandis que la seconde est d’environ 1 365 W/m² sur une surface perpendiculaire aux rayons.
La première est d’environ 1 365 W/m² pour toute la puissance interceptée par la Terre, tandis que la seconde est d’environ 342 W pour chaque mètre carré.
La première est d’environ 342 W/m² sur une surface perpendiculaire aux rayons, tandis que la seconde est d’environ 1 365 W/m² moyennée sur la sphère terrestre.

La première est d’environ 1 365 W/m² sur une surface perpendiculaire aux rayons, tandis que la seconde est d’environ 342 W/m² moyennée sur la sphère terrestre.

Explication

La valeur proche de 1 365 W/m² correspond au flux solaire à la distance de la Terre, tandis que 342 W/m² représente la moyenne répartie sur toute la surface sphérique terrestre. La valeur d’environ 1 368 W/m² est une estimation proche de la constante solaire, et non la moyenne sur la sphère.

9. Quelle grandeur exprime la fraction de la puissance solaire incidente que la Terre renvoie vers l’espace ?

La constante solaire, rapport entre la puissance interceptée et la surface terrestre
L’albédo terrestre, rapport entre la puissance renvoyée et la puissance incidente
L’émissivité terrestre, rapport entre la puissance solaire reçue et la puissance réfléchie
La puissance absorbée, rapport entre l’énergie infrarouge émise et la puissance incidente

L’albédo terrestre, rapport entre la puissance renvoyée et la puissance incidente

Explication

L’albédo mesure la part de la puissance solaire incidente réfléchie vers l’espace par la surface et l’atmosphère. La puissance absorbée correspond à la fraction retenue par le système Terre-atmosphère, et non à la fraction renvoyée.

10. Pourquoi une partie du rayonnement infrarouge émis par la surface terrestre est-elle renvoyée vers le sol, contribuant à réchauffer la surface ?

Les nuages réfléchissent vers le sol le rayonnement solaire visible avant qu’il ne soit absorbé.
La surface terrestre absorbe le rayonnement infrarouge puis le convertit en rayonnement ultraviolet dirigé vers le sol.
Des gaz atmosphériques absorbent une partie de ce rayonnement puis l’atmosphère en réémet dans toutes les directions.
L’albédo terrestre transforme le rayonnement infrarouge émis par la surface en chaleur atmosphérique.

Des gaz atmosphériques absorbent une partie de ce rayonnement puis l’atmosphère en réémet dans toutes les directions.

Explication

La vapeur d’eau, le dioxyde de carbone et le méthane absorbent une partie du rayonnement infrarouge terrestre, puis l’atmosphère en réémet une partie vers la Terre. La réflexion des nuages concerne principalement le rayonnement solaire incident et ne décrit pas ce mécanisme atmosphérique.

11. Si l’augmentation des gaz à effet de serre perturbe l’équilibre radiatif terrestre, quelle interprétation du bilan énergétique permet de comprendre le réchauffement qui s’ensuit ?

La puissance solaire réfléchie augmente jusqu’à compenser l’absorption infrarouge accrue, maintenant la température constante.
La puissance infrarouge émise vers l’espace devient temporairement inférieure à la puissance solaire absorbée, ce qui favorise le réchauffement.
La puissance solaire absorbée devient inférieure à la puissance infrarouge émise vers l’espace, ce qui favorise le réchauffement.
La puissance infrarouge émise vers l’espace égale immédiatement la puissance solaire absorbée, malgré la hausse des gaz à effet de serre.

La puissance infrarouge émise vers l’espace devient temporairement inférieure à la puissance solaire absorbée, ce qui favorise le réchauffement.

Explication

Quand l’absorption atmosphérique du rayonnement infrarouge augmente, l’équilibre radiatif est perturbé et la surface reçoit davantage de puissance, ce qui entraîne un réchauffement jusqu’à un nouvel équilibre. Une émission vers l’espace supérieure à l’énergie solaire absorbée correspondrait plutôt à une perte nette d’énergie par le système.

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Mémorisez les réponses avec 10 flashcards sur Rayonnement solaire et santé.

Que représente la puissance radiative reçue du Soleil ?

L’énergie solaire reçue par une surface par unité de temps.

De quels facteurs dépend la puissance radiative reçue par une surface plane ?

De son aire et de l’angle entre sa normale et la direction du Soleil.

Quels facteurs font varier la puissance solaire reçue par unité de surface terrestre ?

La latitude, la saison et l’heure.

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