Effet de serre et oui encore

[invite3bc67cce]

Dire que dans leur texte, figure bien ces -17°C ne signifie pas que je n'ai pas lu le reste. Tu as une logique un peu bizarre.

Par ailleurs, ta question me semble n'être que de la provocation puisque l'explication de comment arriver à ces -17°C figure absolument partout, y compris sur FS et y compris dans ton pseudo "article" .

Une logique bizarre? Je sais pas mais en bon scientifique on n'est pas sensé montrer tout les résultats, qu'il soit bon ou mauvais et pas seulement ceux qui accrédite notre pensée? Mise à par cela, je ne trouve pas de topique sur le calcul de la tempé sans atmosphère, pourrais tu me donner des liens ? Si je demande cela, se n'est pas par provocation, c'est juste que le document est super technique et en anglais en plus, j'ai compris les grandes lignes mais il faut quand même que j’approfondisse la chose sur le pourquoi de ces deux températures.
Merci
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[invitea65d3c27]

Je sais pas mais en bon scientifique on n'est pas sensé montrer tout les résultats, qu'il soit bon ou mauvais et pas seulement ceux qui accrédite notre pensée?

En bon scientifique, tu aurais vu que, comme 155W/m2 dû à l'effet de serre correspond à une hausse d'environ 32°C de la température terrestre (chose qui relève de la simple loi de Stefan-Boltzmann), si selon Yves, le forçage dû aux effets de serre était de 6W/m2 en 2100, on aurait une hausse de température correspondante de seulement 1,23°C (+0,7°C serait déjà dans le tuyau depuis le début du 20° siècle et on ne peut pas vraiment dire que ça a causé du tort à l'humanité). On a en quelque sorte une "couverture qui couvre" mais où on se gèle toujours en hiver, en tout cas pas vraiment de quoi déclencher une hystérie réchauffiste intergalactique, ce qui, me semble-t-il, devrait t'arranger.

Inutile donc de polémiquer pour polémiquer car la polémique est ailleurs, dans la prise en compte de l'amplification de la vapeur d'eau dans le calcul de la sensibilité.

[invite5c88c159]

autre question, s'il n'y avait pas d'atmosphère et donc pas d'effet de serre, quel serait la température de notre terre?

qu'est ce que tu entends par température de notre terre? En général, on a tendance à comprendre température de l'atmosphère à l'altitude 0, mais comme il n'y aurais pas d'atmosphère, ca n'a pas de sens! Après, suivant la définition que tu donne, tu peux trouver à mon avis à peu près n'importe quoi, y compris des températures très négatives alors meme que tu serais grillé par les rayons UV du soleil.

[yves25]

Bon allons y sur le bilan radiatif (d'après "Le climat de la Terre, ed du Septentrion))

2.4 Un modèle très simple: l'équilibre radiatif

Le modèle climatique le plus simple consiste à exploiter le raisonnement précédent: la Terre doit émettre autant d'énergie qu'elle en absorbe et puisque l'énergie émise dépend de la température, on dispose ainsi d'un moyen de déterminer la température de la Terre. Pour cela, il faut connaître la quantité d'énergie solaire reçue par la Terre, elle est de 1370 Wm-2, on la note F0, on l'appelle la constante solaire car elle varie fort peu d'une année sur l'autre. Par contre, elle varie au cours de l'année car l'orbite de la Terre autour du Soleil n'est pas rigoureusement circulaire.

Evidemment, la quantité de rayonnement solaire reçue n'est pas la même en chaque point de la planète; le maximum est reçu par un m2 placé perpendiculairement à la direction du Soleil et face à lui. En conséquence et puisque la terre est ronde, chaque m2 de la planète reçoit davantage d'énergie au niveau de l'équateur qu'aux pôles. Un moyen simple de déterminer la quantité totale d'énergie solaire interceptée par toute la planète est de dire que c'est exactement celle qui manque dans l'ombre de la Terre. Cette ombre est évidemment plane et c'est un cercle dont le rayon est le rayon de la Terre, R = 6400 km. L'énergie solaire interceptée par la Terre est donc le produit de la surface de ce cercle par la constante solaire; cela donne 56 milliards de MégaWatts, c'est-à-dire plusieurs dizaines de millions de fois la puissance d'une grosse centrale nucléaire.

Toute cette énergie n'est pas absorbée car la Terre en réfléchit un peu plus de alpha = 30% . La quantité absorbée est donc égale à 70% de l'énergie interceptée, c'est (1-alpha)F0PiR^2; c'est elle qui chauffe la planète en permanence.

Il faut maintenant calculer l'énergie émise par la Terre et exprimer qu'elle doit être égale à l'énergie absorbée. Chaque m2 émet suivant la loi M = epsilon*sigmaT^4 avec epsilon = 1. Toute la planète émet du rayonnement, y compris la partie à l'ombre. La surface totale de la planète est celle d'une sphère et est égale à 4piR^2. A l'équilibre, on obtient

(1-alpha)F0*piR^2 = 4piR^2sigmaT^4

On en déduit que la température de la Terre devrait être de 256 K c'est-à-dire –17° C.

Ce résultat n'est évidemment pas très satisfaisant: la température que nous connaissons est nettement supérieure, elle est de + 15° C environ. D'ailleurs une température de - 17° C serait inférieure au point de congélation de l'eau et la vie ne serait sans doute pas apparue sur Terre, en tout cas pas sous la forme que nous connaissons.

Le modèle construit est extrêmement simple conceptuellement et parfaitement logique, les calculs sont très simples; il n'y a pas d'erreur. La température de la Terre est donc bien de 256 K. Le problème vient forcément des hypothèses qui ont été faites au moment de la construction du modèle. En particulier, on a considéré la planète comme un simple caillou sans atmosphère, la température trouvée est donc celle du "caillou". La différence (32 °C) est donc due à l'influence de l'atmosphère dont on n'a pas tenu compte et qui joue le rôle d'un bon isolant.

On peut comparer cet isolant à tous ceux que nous connaissons: le duvet, la laine de verre, etc. Le rôle d'un isolant est d'empêcher la chaleur de sortir. Les transferts de chaleur se font soit par contact, on dit par conduction, ce qui n'est évidemment pas le cas pour la Terre qui n'est en contact avec rien, soit par convection, c'est-à-dire par l'intermédiaire du vent, ce qui ne peut évidemment pas non plus être le cas pour la planète prise dans son ensemble, soit par rayonnement. Un bon duvet bloque les échanges par convection grâce à son enveloppe extérieure et isole des échanges par rayonnement grâce à l'air qu'il conserve à une température intermédiaire entre celle du corps et celle de l'extérieur. Dans le cas de l'atmosphère, la situation est très semblable mais en plus, l'atmosphère est transparente au rayonnement solaire ce qui permet à la Terre d'être chauffée par le Soleil sans trop se refroidir; c'est ce qui se passe dans une serre d'où le nom d'"effet de serre".

[invite3bc67cce]

Bien sauf que au début tu dis que l'énergie émise par la terre dépend de la température or après tu fais le contraire, tu fais la moyenne de l'énergie pour trouver la température, tu ne devrais pas faire le contraire, trouver chaque énergie puis faire la moyenne des températures? Y’a quand même une puissance 4 en jeux

[yves25]

C'est ainsi qu'on fait en sciences:
ici le raisonnement est le suivant
1 l'énergie émise dépend de la température
2 on détermine cette énergie d'une autre manière (en égalant à ce que la Terre absorbe d'energie solaire)
3 on en déduit la température.

[invite3bc67cce]

oui mais là, faut pas faire la moyenne de l'énergie pour après trouver la température, faut faire la moyenne des températures pour après trouver l'équation de l'énergie de la terre que l'on égalise enfin à l'énergie du soleil. C'est le sens de : l'énergie émise par la terre dépend de la température. Faire la moyenne de l'énergie de la terre pour trouver la température s'a équivaux à dire que la température dépend de l'énergie émis par la terre c'est pas le cas!!!

[invite986312212]

La température radiative est précisément la fonction inverse le fonction de Planck. La fonction de Planck exprime l'énergie émise dans une direction et à une longueur d'onde données pour une température donnée.

merci, j'y vois plus clair maintenant. Et j'ai confondu Planck et Stefan...

[yves25]

Tu peux aussi définir une temépature radiative via la loi de Stefan, elle concerne alors l'ensemble de l'énergie émise et donne la température d'équilibre de l'ensemble de la planète. C'est ce que j'ai fait dans le post sur le bilan radiatif (post 64)

[invite3bc67cce]

petite analogie pour t'expliquer mon problème, considérons deux petits véhicules de même masse égale à 1 kilogramme. L'un de ces véhicules est animé d'une vitesse égale à 1 mètre par seconde. L'autre, plus rapide, se déplace avec une vitesse égale à 8 mètres par seconde. La vitesse moyenne vraie de ces deux véhicules est donc de (1+8)/2= 4,5 mètres par seconde.

Essayons maintenant de calculer la vitesse moyenne de ces deux véhicules en partant de leurs énergies cinétiques qui, comme chacun le sait est égale à la moitié du produit de leur masse par le carré de leur vitesse. E=1/2mv². L'énergie cinétique du premier véhicule est égale à 1/2x1x1= 0,5 Joules. Celle du second véhicule est égale à 1/2x1x64 = 32 Joules.
L'énergie cinétique totale de ces deux véhicules est donc égale à 32,5 Joules. La moyenne des énergies cinétique de ces deux véhicules est donc égale à 32,5/2 = 16,25 Joules. Si on calcule maintenant la vitesse moyenne de ces véhicules en partant de l'énergie cinétique moyenne, on trouve que cette vitesse moyenne, en mètres par seconde, est égale à la racine carrée de 2x16,25.

Soit 5,7 mètres par seconde au lieu de la valeur vraie de 4,5 mètres par seconde ! Et, en effet, l'inégalité mathématique de Hölder nous dit que le calcul de la moyenne de valeurs à partir de la moyenne d'une fonction (non linéaire) de ces valeurs, nous donne un résultat surestimé...

Dans cet exemple, comme vous l'avez deviné, la vitesse est l'image de la température et l'énergie cinétique celle de l'irradiance. Encore que dans le cas réel des rayonnements, ce n'est pas exactement une moyenne que nous faisons mais une intégration et que la puissance de la fonction (Stefan-Botzmann) est de degré 4 et pas de 2. Mais l'esprit de l'erreur y est ! Autrement dit, on trouve des résultats erronés quand on calcule la température moyenne à partir de l'irradiance moyenne.

[yves25]

Ca n'a aucun rapport: il n'est nulle part question de moyenne de températures réelles mais de température équivalente globale.

peut être comprendras tu mieux :
cette température est la racine 4e du rayonnement global émis par la planète et divisé par sigma.
On utilise ces températures parce que c'est "parlant".

En réalité, on mesure l'effet de serre en comparant le rayonnement global émis au rayonnement émis par la surface de la planète
cad l'intégrale de surface des sigma *T(x, y) ^4
il se trouve que si on considère que la température de surface est en moyenne de 15°C, ça donne les 390 W/m2 qui sont le rayonnement moyen émis par la surface (cad la totalité / 4piR^2), on trouve alors un effet de serre mesuré
par le rapport Flux de surface/ flux sortant = 390/240

[invite3bc67cce]

et c'est quoi une température équivalente global, c'est pas un température moyenne peut être? fait attention à se que tu dis!!!

[invite3bc67cce]

elle est parlant mais fausse au point de vu thermodynamique

[yves25]

Arrête de pinailler, je ne suis pas en train de passer un examen
j'ai expliqué
si d'auitres forumeurs me confirment qu'un surplus d'explication est nécessaire, je le ferai volontiers mais je nejoue plus à ton petit jeu.

[invitea65d3c27]

petite analogie pour t'expliquer mon problème, considérons deux petits véhicules de même masse égale à 1 kilogramme. L'un de ces véhicules est animé d'une vitesse égale à 1 mètre par seconde. L'autre, plus rapide, se déplace avec une vitesse égale à 8 mètres par seconde. La vitesse moyenne vraie de ces deux véhicules est donc de (1+8)/2= 4,5 mètres par seconde.

Essayons maintenant de calculer la vitesse moyenne de ces deux véhicules en partant de leurs énergies cinétiques qui, comme chacun le sait est égale à la moitié du produit de leur masse par le carré de leur vitesse. E=1/2mv². L'énergie cinétique du premier véhicule est égale à 1/2x1x1= 0,5 Joules. Celle du second véhicule est égale à 1/2x1x64 = 32 Joules.
L'énergie cinétique totale de ces deux véhicules est donc égale à 32,5 Joules. La moyenne des énergies cinétique de ces deux véhicules est donc égale à 32,5/2 = 16,25 Joules. Si on calcule maintenant la vitesse moyenne de ces véhicules en partant de l'énergie cinétique moyenne, on trouve que cette vitesse moyenne, en mètres par seconde, est égale à la racine carrée de 2x16,25.

Soit 5,7 mètres par seconde au lieu de la valeur vraie de 4,5 mètres par seconde ! Et, en effet, l'inégalité mathématique de Hölder nous dit que le calcul de la moyenne de valeurs à partir de la moyenne d'une fonction (non linéaire) de ces valeurs, nous donne un résultat surestimé....

L'inégalité de Holder n'a rien à faire dans ce bouzin
Tu fais une moyenne de grandeurs intensives (vitesse), ce qui n'a aucun sens. C'est une erreur de physique de base (sûrement niveau première) et ça vaut zéro pointé.

[invité576543]

Tu fais une moyenne de grandeurs intensives (vitesse), ce qui n'a aucun sens. C'est une erreur de physique de base (sûrement niveau première) et ça vaut zéro pointé.

Mais c'est exactement ce qu'il dit pour la température, qui est aussi une grandeur intensive. Tu confirmes et amplifie en fait ce qu'il dit, que parler de la température moyenne de la Terre "n'a aucun sens" et est "une erreur de physique".

Pourquoi une réponse agressive pour dire à quelqu'un qu'il a raison?

Cordialement,

[invitea65d3c27]

Mais c'est exactement ce qu'il dit pour la température, qui est aussi une grandeur intensive. Tu confirmes et amplifie en fait ce qu'il dit, que parler de la température moyenne de la Terre "n'a aucun sens" et est "une erreur de physique".

Pourquoi une réponse agressive pour dire à quelqu'un qu'il a raison?

Cordialement,

Je ne vois pas en quoi il a raison ?? Son analogie est à côté de la plaque par rapport aux explications d'Yves.
S'il veut avoir raison, il suffit de dire qu'on ne fait pas une moyenne de température (ce qui n'est pas un scoop, même le GISS, responsable de la compilation de la température globale le dit, cf ici) mais certainement pas en utilisant une analogie fantaisiste et complètement HS. Et le fait qu'on ne peut pas faire une moyenne entre 2 températures (sans précaution) ne veut pas dire que la tempéture moyenne n'existe pas.

[yves25]

Mais c'est exactement ce qu'il dit pour la température, qui est aussi une grandeur intensive. Tu confirmes et amplifie en fait ce qu'il dit, que parler de la température moyenne de la Terre "n'a aucun sens" et est "une erreur de physique".

Pourquoi une réponse agressive pour dire à quelqu'un qu'il a raison?

Cordialement,

Bonsoir

La définition de la température équivalente de la palnète , je l'ai re donnée dans mon avant dernier post. Une fois de plus, il n'est nullement question d'ajouter des températures mais des flux multipliés par des surfaces (cad des W/m2 multpliés par des m2) .

[invité576543]

La définition de la température équivalente de la palnète , je l'ai re donnée dans mon avant dernier post. Une fois de plus, il n'est nullement question d'ajouter des températures mais des flux multipliés par des surfaces (cad des W/m2 multpliés par des m2) .

Salut!

Il n'y a pas de raison de prendre mon message pour un soutien des idées de Garra28. Le message parlait d'autre chose...

Sinon, comme tu m'amènes à répondre alors que le sujet de mon message était différent, je vais répondre sur le sujet que tu prends: c'est quand même un poil plus complexe que cela. Le température associée à un spectre d'émission ne s'applique rigoureusement qu'une à classe de spectres fort limitée, spectre étant pris comme l'intégralité et non un petit morceau. Plus on s'éloigne de ces spectres (et on ne peut pas dire que le spectre d'émission effectif de la Terre, moyenné ou pas, en soit proche!) plus la notion de "température équivalente" devient abstraite, et distante de la notion "commune" de température.

Si on parlait uniquement de flux multipliés par des surfaces, on parlerait de Watt et de rien d'autre, non? Tu dis qu'utiliser la température, c'est "parlant", mais peut-être pas pour tout le monde.

Autre petit point, dans d'autres domaines, comme l'éclairage ou les flashs, on parle d'une température équivalente qui n'est pas calculée sur le flux, mais sur une autre caractéristique du spectre. Ce qui ne va pas dans le sens du "parlant", le contexte jouant visiblement un rôle important.

Par ailleurs, je comprends bien que le ton de certains n'incite pas à faire des efforts de pédagogie.

Cordialement,

[yves25]

Salut!



Sinon, comme tu m'amènes à répondre alors que le sujet de mon message était différent, je vais répondre sur le sujet que tu prends: c'est quand même un poil plus complexe que cela. Le température associée à un spectre d'émission ne s'applique rigoureusement qu'une à classe de spectres fort limitée, spectre étant pris comme l'intégralité et non un petit morceau. Plus on s'éloigne de ces spectres (et on ne peut pas dire que le spectre d'émission effectif de la Terre, moyenné ou pas, en soit proche!) plus la notion de "température équivalente" devient abstraite, et distante de la notion "commune" de température.

,

re

ce que tu écris là n'est pas bien clair .
Si ce dont tu parles concerne la température radiative, mon post 67 en donne ,je pense une définition assez précise. Il ne s'agit pas d'une tempoérature de couleur: cela ne correspond pas à l'application de la loi de Wien (le maximum du corps noir) mais à la puissance émise dans une bande spectrale donnée.

C'est cette définition qui est utilisée pour déterminer le profil de température de l'atmosphère. La dimension spatiale des zones sondées est de l'ordre de 20 à 100 km de diamètre et du km de résolution verticale. On a validé , entre autres, par comparaison à des radio sondages et on n'a pas toujours eu recours à des moyens lourds d'intégration de la variabilité spatiale de la température.

Ceci pour dire que la correspondance est, en pratique, assez simple.

Si tu considères la température d'émission de la planète, mon rappel sur le bilan radiatif (post 74) en donne implicitement la définition: c'est la fonction inverse du flux IR sortant. Celui ci est mesurable (et mesuré)

cordialement

[invité576543]

Si ce dont tu parles concerne la température radiative

Non, ce dont je parle est du simple mot "température" (et d'une variante précise "température équivalente" (et non pas "température radiative") qui a été introduite par toi-même dans cette discussion) et du foutoir conceptuel qui l'entoure.

J'ai très bien compris ce que tu veux dire, là n'est pas le point.

Le point est que je comprend aussi que d'autres aient des problèmes avec les différents usages du mot. En particulier, et c'était mon intervention initiale, manifestement mal comprise, je ne vois pas trop l'intérêt d'insulter quelqu'un qui cherche, dans ses propres mots, à "expliquer [son] problème" et le fait avec des images adaptées (à son problème, pas à ce que tu dis, toi, Yves), un problème de vocabulaire plutôt que technique, et que j'estime, pour ma part, valide.

Peut-être que certains trouvent du plaisir dans des discussions heurtées, faites d'agressions continuelles (1), mais je ne pense pas que ça fasse des discussions agréables et intéressantes pour la majorité des lecteurs.

Fin de hors sujet, en ce qui me concerne.

Cordialement,

(1) Je ne suis pas tout blanc dans ce domaine, j'ai du mal à ne pas réagir à des remarques agressives de ceux que ce sport amuse, entre autres écarts, mais j'ai conscience de ce défaut et cherche plutôt à le contrer.

[invite8915d466]

je suis d'accord avec les remarques de principe de Darra38 et Mmy, evidemment le calcul présenté par Yves n'est pas le calcul de la vraie température moyenne en l'absence d'effet de serre, mais un calcul fait dans des hypothèses simplistes (Terre uniformément conductrice et emettant comme un corps noir) : ça ne donne qu'une température "de référence" sans signification physique précise. Neanmoins l'erreur commise par les hypothèses n'est pas si grande que cela parce que les variations restent dans un domaine à peu près linéaire (même si Darra38 a raison de signaler que la moyenne d'une fonction non lineaire n'est pas la fonction de la moyenne, c'est quand meme approximativement linéaire dans un petit domaine !) , et l'écart observé entre cette température "de référence" et la vraie température moyenne observée ne peut pas etre expliqué sans faire appel à l'effet de serre. Personne ne conteste que l'effet de serre joue un role dans la température au sol, discuter ce point me semble donc assez surréaliste !

a coté il y a des vrais problemes encore mal connus, en particulier celui des retroactions non lineaires dont on a abondamment discuté. Malheureusement ces effets fins sont en fait essentiels pour savoir quel sera exactement l'impact d'un degagement de CO2 anthropique, tout se jouant sur quelques degrés de différence....

Cdt

Gilles

[invite3bc67cce]

d'où la valeur de -129°C que j'ai trouvé avec mon calcul par rapport au -18°C trouver par yves25. merci gilles38 de cette explication

cordialement darra38

[yves25]

Merci à mmy et à gilles pour leur aide.

[invite3bc67cce]

en revanche, l'effet de serre permet donc de passer de -129°C à 15°C (soit +144°C) ou de -18°C à 15°C (soit +33°C)? Car +33°C je comprendrai, mais +144°C c'est un peu beaucoup non?

[invite8915d466]

d'où la valeur de -129°C que j'ai trouvé avec mon calcul par rapport au -18°C trouver par yves25. merci gilles38 de cette explication

cordialement darra38

non - 129 °C est totalement faux, il doit y avoir une erreur de calcul ou une mauvaise comprehension de ta part. C'est plutot comparable à celle des satellites de Jupiter !

[invité576543]

non - 129 °C est totalement faux, il doit y avoir une erreur de calcul ou une mauvaise comprehension de ta part. C'est plutot comparable à celle des satellites de Jupiter !

C'est l'ordre de grandeur de la température minimale de la face à l'ombre de la Lune. Mais cette température est totalement contingente, liée à la durée de la rotation, la capacité thermique des roches, leur émissivité et autres, j'imagine.

Quoiqu'il en soit, il n'est pas totalement idiot de regarder la Lune quand on discute d'une Terre sans atmosphère.

Cordialement,

[invite3bc67cce]

pour les -129°C, je me base sur les recherches de deux scientifiques allemand qui ont fait le calcul dont je parle et qui ont trouvé -129°C et ces -129°C ne sont pas pour la face dans l'ombre. Enfin voici le lien si tu veux savoir comment ils ont fait http://arxiv.org/abs/0707.1161 Pour se qui est de la lune s'est une bonne idée, il fait quel température là-bas?

cordialment

[invite8915d466]

excuse moi mais ton article de 100 pages qui a l'air de remettre en question la physique du transfert de rayonnement dans son ensemble, ça me parait du grand portenawak. Comme je n'ai pas le temps de lire toutes les c... qui sont envoyées sur arXiv sans etre acceptées par des référés, j'attendrai qu'il le soit avant de le lire ok? a moins que tu nous expliques par quel argument ils arrivent à -129 °C alors que le calcul d'Yves est absolument classique, sous les hypothèses admises (on est bien d'accord que ce sont des hypothèses tres simplifiées mais le calcul donne quand meme assez bien la température moyenne pour les corps sans atmosphère).

cdt

Gilles

[invité576543]

Pour se qui est de la lune s'est une bonne idée, il fait quel température là-bas?

On trouve un peu de tout dans les publications, les valeurs de max et de min étant nécessairement dépendantes de ce qu'on entend par là. En gros on trouve du -150 à 150 °C, et une moyenne vers 0 à -25.

La référence que j'utilise en général en astro, le Séguin/Villeneuve, indique -173 à +127 (c'est précis!!) et une moyenne de 0, en Celsius évidemment.

La plupart des chiffres qu'on trouve dans les résumés de vulgarisation (y compris l'ouvrage cité) ne veulent dit grand chose de plus que l'ordre de grandeur, àmha, parce qu'ils n'expliquent pas ce qu'ils entendent par min, max ou moyenne.

Cordialement,