Rayonnement solaire et rayonnement tellurique
L'effet de serre fait intervenir à la fois le rayonnement solaire et le rayonnement infrarouge.
Même si le premier nous est familier, le second a souvent un côté mystérieux. Pourtant ils sont de même nature physique : ce sont des rayonnements électromagnétiques qui ne se distinguent que par leur longueur d'onde.
Tout corps émet un rayonnement dont la puissance totale et le spectre (c'est-à-dire la répartition de la puissance émise en fonction de la longueur d'onde) dépend de la température de ce corps. Cette dépendance fut expérimentalement mise en évidence dans la deuxième moitié du XIXème siècle.
Puis Max Planck, au début du XXème siècle, introduisit la notion de quantum d'énergie pour établir la théorie de l'émission de ce rayonnement. Cette loi de Planck fut à l'origine de la théorie quantique, théorie qui bouleversa profondément la physique du début du XXème siècle.
Le rayonnement qui nous parvient du soleil est émis par sa surface extérieure dont la température est d'environ 6000 °K.
A une telle température, 40% de l'énergie est émise dans le domaine visible, c'est-à-dire dans une gamme de longueur d'onde allant de 0,3 µm (violet-bleu) à 0,7 µm (rouge).
La décomposition du rayonnement solaire peut être réalisée en projetant un faisceau lumineux sur un prisme de verre, ou sur un réseau de diffraction. Tout un éventail de couleurs apparaît, du bleu au rouge en passant par le vert et le jaune. Chacune de ces couleurs est associée à un rayonnement d'une certaine longueur d'onde.
Vers 1800, William Herschell qui étudiait le rayonnement solaire, avait placé un thermomètre derrière un tel prisme. Il s'aperçut qu'il indiquait une élévation de température (et donc qu'il recevait de l'énergie) non seulement dans le domaine visible mais également dans la région au delà du rouge.
Ce fut la découverte du rayonnement infrarouge qui représente 50% du rayonnement émis par le soleil.
Les 10% restant du rayonnement solaire total sont émis à l'opposé du domaine visible, à des longueurs d'onde plus petites que celles du violet (l'ultra violet).
Les gaz atmosphériques qui interviennent dans l'effet de serre sont très minoritaires : ils constituent moins de 1 % de l'atmosphère.
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