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Combien de photons émet la Terre?

  1. Youri Gagarine

    Date d'inscription
    mai 2017
    Âge
    32
    Messages
    135

    Combien de photons émet la Terre?

    Bonjour et bonne année,

    Lorsqu'on parle de bilan radiatif de la Terre, on utilise uniquement l'énergie rayonnée en Watts.
    Est ce qu'on peut calculer le nombre de photons provenant du rayonnement solaire et réfléchis par la Terre?

    Merci pour vos explications.

    -----

     


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  2. gwgidaz

    Date d'inscription
    décembre 2014
    Localisation
    Caussade, tarn-et-garonne
    Messages
    1 309

    Re : Combien de photons émet la Terre?

    Bonjour,

    D'abord il faut distinguer "réfléchi" et "rayonné" .
    En effet, une grande partie du rayonnement solaire chauffe la terre, qui réémet un rayonnement sur des fréquences plus basses. Comme ce spectre rayonné est continu, il existe une infinité de fréquences rayonnées, et donc une infinité de photons de différentes fréquences.
    Le problème est donc très compliqué, et personnellement je ne vois pas l'intérèt. Il est beaucoup plus facile de rester aux énergies en w/m2 ....
     

  3. XK150

    Date d'inscription
    mars 2017
    Messages
    1 561

    Re : Combien de photons émet la Terre?

    Bonjour ,

    Vous avez déjà des données utiles Ici : https://fr.wikipedia.org/wiki/Irradiation_solaire

    On peut compléter un peu : le Soleil émet 10^45 photons par seconde distribués en 4 Pi stéradians ,
    donc , vous pouvez trouver le nombre de photons arrivant sur la section de la Terre .
    On prend dans ces calculs simplifiés une énergie type du photon de 4 10^-19 J , on doit arriver à environ 1000 W/m2 sur la Terre ,
    ce qui devrait donner environ 2.5 10^21 photons par seconde .

    Pour la part réfléchie , il faudrait voir à "albédo " .
     

  4. calculair

    Date d'inscription
    mars 2008
    Messages
    10 153

    Re : Combien de photons émet la Terre?

    Bonjour,

    Si tu négliges le réchauffement climatique , trés lent, et comme la température moyenne est quasi stable, l'énergie reçue du soleil = l'énergie remise. L' énergie du coeur de la terre contribue tres peu au rayonnement.
    En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)
     

  5. gwgidaz

    Date d'inscription
    décembre 2014
    Localisation
    Caussade, tarn-et-garonne
    Messages
    1 309

    Re : Combien de photons émet la Terre?

    Citation Envoyé par calculair Voir le message
    Bonjour,

    Si tu négliges le réchauffement climatique , trés lent, et comme la température moyenne est quasi stable, l'énergie reçue du soleil = l'énergie remise. L' énergie du coeur de la terre contribue tres peu au rayonnement.
    Bonjour,

    oui, certes, mais beaucoup plus de photons, puisque l'énergie rayonnée par la terre est répartie sur des longueurs d'ondes plus longues...
     


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  6. calculair

    Date d'inscription
    mars 2008
    Messages
    10 153

    Re : Combien de photons émet la Terre?

    tu as raison, il faudrait comparer les spectres reçus et celui réémis...... La terre est donc un générateur de photons !

    Citation Envoyé par gwgidaz Voir le message
    Bonjour,

    oui, certes, mais beaucoup plus de photons, puisque l'énergie rayonnée par la terre est répartie sur des longueurs d'ondes plus longues...
    En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)
     

  7. Youri Gagarine

    Date d'inscription
    mai 2017
    Âge
    32
    Messages
    135

    Re : Combien de photons émet la Terre?

    Citation Envoyé par XK150 Voir le message
    Bonjour ,

    Vous avez déjà des données utiles Ici : https://fr.wikipedia.org/wiki/Irradiation_solaire

    On peut compléter un peu : le Soleil émet 10^45 photons par seconde distribués en 4 Pi stéradians ,
    donc , vous pouvez trouver le nombre de photons arrivant sur la section de la Terre .
    On prend dans ces calculs simplifiés une énergie type du photon de 4 10^-19 J , on doit arriver à environ 1000 W/m2 sur la Terre ,
    ce qui devrait donner environ 2.5 10^21 photons par seconde .

    Pour la part réfléchie , il faudrait voir à "albédo " .
    Merci pour les explications.
    Donc pour calculer le nombre de photons atteignant la lune, je prends le nombre de photons émis par le soleil.
    Je détermine la densité par m² au niveau du soleil.
    Puis je calcule la surface de la sphère de rayon Soleil-Terre et donc la densité de photons par m² au niveau de la Terre.
    Avec l'albedo 0,3 je calcule le nombre de photons par m² réémis par la Terre.
    Je calcule la surface de la sphère de rayon Terre-Lune et donc la densité de photons par m² au niveau de la lune.

    Est ce juste dans la théorie?
    Merci
     

  8. calculair

    Date d'inscription
    mars 2008
    Messages
    10 153

    Re : Combien de photons émet la Terre?

    Bonjour,

    Ce que tu évoques n'est que le début du calcul.

    Tu n'aura que la partie réfléchie directement par la terre du rayonnement solaire.

    Il y a une partie dans l'infrarouge, c'est l'énergie solaire non réfléchi directement, cette partie est aborbée par la terre, et ensuite remise dans l'infrarouge.

    Les gaz à effet de serre comme le CO2 contribue à augmenter la température de l'atmosphère... Bref quand tu fait le calcul tu arrives à une température moyenne de 14°C je crois, qui remet vers l'espace.

    La loi de Planck va te donner la repartition spectrale

    Il faut ajouter ce rayonnement a celui calculé au début....



    Citation Envoyé par Youri Gagarine Voir le message
    Merci pour les explications.
    Donc pour calculer le nombre de photons atteignant la lune, je prends le nombre de photons émis par le soleil.
    Je détermine la densité par m² au niveau du soleil.
    Puis je calcule la surface de la sphère de rayon Soleil-Terre et donc la densité de photons par m² au niveau de la Terre.
    Avec l'albedo 0,3 je calcule le nombre de photons par m² réémis par la Terre.
    Je calcule la surface de la sphère de rayon Terre-Lune et donc la densité de photons par m² au niveau de la lune.

    Est ce juste dans la théorie?
    Merci
    En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)
     

  9. calculair

    Date d'inscription
    mars 2008
    Messages
    10 153

    Re : Combien de photons émet la Terre?

    Je me suis amusé a faire un calcul analogue

    je joint mon approchemdèle climat copie 3.xls
    En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)
     

  10. Youri Gagarine

    Date d'inscription
    mai 2017
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    135

    Re : Combien de photons émet la Terre?

    Citation Envoyé par calculair Voir le message
    Je me suis amusé a faire un calcul analogue

    je joint mon approchePièce jointe 357830
    ...
    Merci pour le calcul...mais tu as calculé un bilan radiatif!
    Alors que je cherche plutôt à déterminer un bilan lumineux, pour savoir combien de photons sont réémis par la Terre dans l'espace!
     

  11. Archi3

    Date d'inscription
    novembre 2011
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    2 859

    Re : Combien de photons émet la Terre?

    en gros, les 30 % de lumière réfléchie renvoient le même nombre de photons que celui qui arrive;
    pour les 70 % restant, les photons absorbés à environ 6000 K sont transformés avec la même puissance en photons d'environ 300 K , soit 20 fois plus de photons avec 20 fois moins d'énergie moyenne. Elles transforment donc 0,7 photons visibles en 14 photons IR, soit un bilan de 14,3 photons émis pour 1 reçu.
    C'est de loin, le phénomène qui crée le plus d'entropie à la surface de la Terre, grâce auquel toutes les structures dissipatives (météo, biosphère...) peuvent exister.
    Le plus dur n'est pas de piger les raisonnements compliqués, mais d'accepter les simples.
     

  12. XK150

    Date d'inscription
    mars 2017
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    1 561

    Re : Combien de photons émet la Terre?

    Bonjour YG ,

    Je ne sais pas ce que vous cherchez à calculer exactement entre votre post 1 et votre post 7 .
    L'irradiation de la Lune par la Terre est négligeable devant les effets solaire et galactique .
     

  13. increa

    Date d'inscription
    septembre 2017
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    34

    Re : Combien de photons émet la Terre?

    bonjour ,
    peut on avoir un ordre de grandeur du nombre de photons circulant dans l'univers visible et peut on calculer la quantité de mouvement répulsive de cet ensemble ?
     

  14. Deedee81

    Date d'inscription
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    Re : Combien de photons émet la Terre?

    Salut,

    Citation Envoyé par increa Voir le message
    peut on avoir un ordre de grandeur du nombre de photons circulant dans l'univers visible
    C'est grosso modo la densité de photons du rayonnement fossile. Mais je n'arrive pas à retrouver le chiffre.

    Citation Envoyé par increa Voir le message
    et peut on calculer la quantité de mouvement répulsive de cet ensemble ?
    Quantité de mouvement "répulsive" ? Pourquoi répulsive ? Une quantité de mouvement n'est ni attractive, ni répulsive.
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)
     

  15. Deedee81

    Date d'inscription
    octobre 2007
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    Re : Combien de photons émet la Terre?

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Quantité de mouvement "répulsive" ? Pourquoi répulsive ? Une quantité de mouvement n'est ni attractive, ni répulsive.
    Ici, le rayonnement fossile participant à la densité d'énergie de l'univers, le résultat serait plutôt attractif.
    (mais pas dominant, ce qui domine à notre époque, c'est la matière. En excluant matière et énergie noire dont on ne connait pas la nature)
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)
     

  16. XK150

    Date d'inscription
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    Re : Combien de photons émet la Terre?

    Re ,

    10^80 photons dans l' univers observable qui serait part du fond diffus cosmologique ,
    à multiplier par 10^9 pour l'univers total ...
     

  17. Deedee81

    Date d'inscription
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    Re : Combien de photons émet la Terre?

    Salut,

    Citation Envoyé par XK150 Voir le message
    à multiplier par 10^9 pour l'univers total ...
    D'où sors-tu ce chiffre ????
    Personne ne sait quelle est la taille de l'univers complet.
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)
     

  18. XK150

    Date d'inscription
    mars 2017
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    1 561

    Re : Combien de photons émet la Terre?

    Ici , Gilgamesh 10^89 univers observable : Combien de photons dans l'Univers ?
    Donc je ne sais plus à quoi se rapporte mon 10^9 , mais je vais chercher et je reviens plus ou moins rapidement .
     

  19. gwgidaz

    Date d'inscription
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    Re : Combien de photons émet la Terre?

    Bonjour,

    Vous ne tenez compte que des photons thermiques...Prenez par exemple le rayonnement aux fréquences basse de Jupiter ou du soleil. Plus on descend en fréquence, plus l'énergie des photons tend vers zéro, et leur nombre devient très supérieur aux photons thermiques. par exemple, Pour la même énergie rayonnée, il y a 10 E9 fois plus de photons à quelques MHz qu'en lumière visible. Et si on descend encore en fréquence, lorsque vous déplacez l'aiguille de votre boussole, vous mettez en jeu probablement plus de photons d'énergie à 1 Hz, que la terre entière n'en émet sur le visible.

    C'est une mauvaise idée de poser le problème en termes de photons . Si vous voulez parler d'énergie, alors utilisez l'énergie, voire même par unité de volume d'univrers, et la masse.
    Le photon est une vue de l'esprit, un modèle, qui ne sert que pour les interactions ....
     

  20. Deedee81

    Date d'inscription
    octobre 2007
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    Re : Combien de photons émet la Terre?

    Citation Envoyé par gwgidaz Voir le message
    C'est une mauvaise idée de poser le problème en termes de photons
    Déjà, à cause des divergences infrarouges !!!!!
    https://en.wikipedia.org/wiki/Infrared_divergence
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)
     

  21. increa

    Date d'inscription
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    Re : Combien de photons émet la Terre?

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Quantité de mouvement "répulsive" ? Pourquoi répulsive ? Une quantité de mouvement n'est ni attractive, ni répulsive.
    bonjour ,je partais du constat qu'un photon naissait d'une particule pour finir sa vie contre une autre particule ... Exerçant une force répulsive entre la particule qui l'a vu naitre et celle qui l'a fait disparaître ...
     

  22. Gilgamesh

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    Re : Combien de photons émet la Terre?

    Citation Envoyé par increa Voir le message
    bonjour ,
    peut on avoir un ordre de grandeur du nombre de photons circulant dans l'univers visible et peut on calculer la quantité de mouvement répulsive de cet ensemble ?
    Tu cherches à Loi de Planck, densité totale de photons d'une cavité à rayonnement isotrope

    On a :

    U(T) = 2,019.107 T3 photons.m-3

    avec T = 2,725 K

    U(T) ~ 4,2.108 photons.m-3

    qu'il reste à multiplier par le volume de l'univers visible

    V = (4π/3)R3

    avec R = 46,3 milliards d'années-lumière

    V = 3,5.1080 m3

    N = V*U(T)

    N = 1,5.1089 photons
    Dernière modification par Gilgamesh ; 08/01/2018 à 16h37.
    Parcours Etranges
     

  23. Deedee81

    Date d'inscription
    octobre 2007
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    30 304

    Re : Combien de photons émet la Terre?

    Salut,

    Citation Envoyé par increa Voir le message
    bonjour ,je partais du constat qu'un photon naissait d'une particule pour finir sa vie contre une autre particule ... Exerçant une force répulsive entre la particule qui l'a vu naitre et celle qui l'a fait disparaître ...
    L'espace, c'est plein de vide. La plupart des photons émis dans l'espace ne sont pas absorbés.
    Et la contribution de la densité d'énergie à l'attraction est largement dominante (par rapport à cette répulsion. Mais l'attraction dû à la matière est encore plus grand). C'est peau de chagrin. Doit y avoir moyen de donner une estimation grossière en prenant la taille des étoiles (la contribution des planètes est encore plus faible) et leur densité (les chiffres moyens ne sont pas difficile à trouver), en calculant ainsi la part du rayonnement fossile (majoritaire) et la pression. Je laisse le courageux essayer de calculer ça
    Tout est relatif, et cela seul est absolu. (Auguste Comte)
     

  24. increa

    Date d'inscription
    septembre 2017
    Messages
    34

    Re : Combien de photons émet la Terre?

    merci pour toutes vos réponses!
     

  25. Youri Gagarine

    Date d'inscription
    mai 2017
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    32
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    135

    Re : Combien de photons émet la Terre?

    Citation Envoyé par Archi3 Voir le message
    en gros, les 30 % de lumière réfléchie renvoient le même nombre de photons que celui qui arrive;
    pour les 70 % restant, les photons absorbés à environ 6000 K sont transformés avec la même puissance en photons d'environ 300 K , soit 20 fois plus de photons avec 20 fois moins d'énergie moyenne. Elles transforment donc 0,7 photons visibles en 14 photons IR, soit un bilan de 14,3 photons émis pour 1 reçu.
    C'est de loin, le phénomène qui crée le plus d'entropie à la surface de la Terre, grâce auquel toutes les structures dissipatives (météo, biosphère...) peuvent exister.
    Merci pour l'info, mais pourquoi 30% renvoie autant de photons que les photons incidents?

    Voila le calcul que j'ai fait.
    Si vous pouviez me dire où est mon erreur:
    Nombre de photons émis par le soleil: 5.1045 photons/m²/sec
    Nombre de photons/m² arrivant sur Terre: 1,9.1022 photons/m²/sec
    Albedo Terre: 0.32
    Nombre de photons réfléchis: 6.1021 photons/m²/sec

    Merci pour votre aide.
     

  26. gwgidaz

    Date d'inscription
    décembre 2014
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    Caussade, tarn-et-garonne
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    1 309

    Re : Combien de photons émet la Terre?

    Bonjour,

    On vous l'a déjà expliqué :

    Une partie de la lumière solaire ( 30 %) est réfléchie , donc ne change pas de fréquence. Donc ces photons réfléchis ont la même énergie.

    Le reste de l'énergie ( 70%) sert à chauffer la terre, et donc cette énergie est "re-rayonnée" sur des fréquences plus basses, puisque la terre est moins chaude que le soleil. Donc chaque photon re-rayonné a moins d'énergie ( w = h. nu), et donc il en faut beaucoup plus pour que l'énergie re-rayonnée soit la même (70%) .

    C'est OK cette fois?
    Dernière modification par gwgidaz ; 08/01/2018 à 21h39.
     

  27. evrardo

    Date d'inscription
    mai 2008
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    4 265

    Re : Combien de photons émet la Terre?

    Citation Envoyé par gwgidaz Voir le message
    Bonjour,Donc chaque photon re-rayonné a moins d'énergie ( w = h. nu), et donc il en faut beaucoup plus pour que l'énergie re-rayonnée soit la même (70%) .

    C'est OK cette fois?
    J'essaye! Merci quand même
    Si 100 photons sont envoyés sur Terre, 30 sont renvoyés dans l'espace, mais avec la même énergie que les 70 autres qui ont été absorbés par l'atmosphère et la Terre. C'est ça?
    Mais pourquoi leur énergie augmente lorsqu'ils sont réfléchis?
    Travaillez, prenez de la peine, c'est le fond qui manque le moins.
     

  28. XK150

    Date d'inscription
    mars 2017
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    1 561

    Re : Combien de photons émet la Terre?

    Re ,

    Elle n'augmente pas : " Chaque photon re rayonné a MOINS d'énergie .... " signé gwgidaz .
     

  29. evrardo

    Date d'inscription
    mai 2008
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    4 265

    Re : Combien de photons émet la Terre?

    Citation Envoyé par XK150 Voir le message
    Re ,

    Elle n'augmente pas : " Chaque photon re rayonné a MOINS d'énergie .... " signé gwgidaz .
    Je comprends rien!
    100 photons arrivent au niveau de l'atmosphère terrestre.
    70 sont absorbés
    30 sont renvoyés avec moins d'énergie, donc il en faut plus pour avoir la même énergie re rayonnée. Mais d'où viennent ces photons en plus?
    Travaillez, prenez de la peine, c'est le fond qui manque le moins.
     

  30. XK150

    Date d'inscription
    mars 2017
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    Re : Combien de photons émet la Terre?

     


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