Energie stockée sur la planète...

[Semion]

Bonjour,

Tout d'abord, je ne suis pas spécialiste, donc soyez indulgents...

Bon, alors voilà, depuis pas mal de temps, une question me titille :

Etant donné que la terre reçoit sans cesse de l'énergie sous une forme ou une autre (principalement la lumière du soleil), et qu'elle n'a pas de déperdition de chaleur (l'univers étant vide, pas de perte de chaleur possible par contact d'atomes en mouvement), peut-on dire que la quantité d'énergie stockée sur terre augmente ?

Parcequ'il y a bien des déperditions sous forme de rayonnements électromagnétiques divers, mais globalement, cela me semble bien inférieur à ce qui est reçu (enfin, selon mon intuition et mes quelques connaissances).

Pourtant, si la réponse est oui, la Terre serait devenue avec le temps un vrai enfer... A moins que la quantité stockée soit infime à l'échelle planétaire ? Mais bon, sur des millions d'années, ça devrait commencer à faire pas mal...

Voilà où se trouve le paradoxe. Il doit y avoir une erreur dans mon raisonnement, alors si vous pouvez éclairer ma lanterne, merci !
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[invité576543]

Bonjour,

Parcequ'il y a bien des déperditions sous forme de rayonnements électromagnétiques divers, mais globalement, cela me semble bien inférieur à ce qui est reçu

La quantité d'énergie du rayonnement infrarouge de la Terre vers l'extérieur est à peu de chose près égale à l'énergie solaire absorbée.

La Terre est en gros à l'équilibre thermique, pas d'énergie stockée au premier ordre.

Cordialement,

[Semion]

Merci pour votre réponse, je n'étais pas au courant...

J'en profite pour en rajouter une couche :
Savez-vous si cet équilibre existe aussi pour les autres planètes ? Ou est-ce dû à une position privilégiée de la terre ? En gros, est-ce une règle universelle ?

[invité576543]

J'en profite pour en rajouter une couche :
Savez-vous si cet équilibre existe aussi pour les autres planètes ? Ou est-ce dû à une position privilégiée de la terre ? En gros, est-ce une règle universelle ?

C'est une règle universelle. L'équilibre s'établit automatiquement, parce que l'énergie rayonnée par un corps du seul fait de sa température augrmente rapidement avec la température.

Si on démarre avec un corps plus froid que la température d'équilibre, il rayonne moins d'énergie qu'il n'en absorbe, sa température augmente. Et ce jusqu'à ce que la température d'équilibre soit atteinte, celle qui fait rayonner exactement autant qu'est absorbée.

Autour du Soleil, la température d'équilibre décroît avec la distance à forme égale. La température d'équilibre dépend de divers facteurs, dont le taux d'absorption (70% pour la Terre) et la forme. Pour la Terre on trouve 250 K, la surface émissive est le haut de l'atmosphère. Sous l'atmosphère, il fait plus chaud cause l'effet de serre.

Cordialement,

[A voir en vidéo sur Futura]

[Damien49]

Oui, je rajoute que le bilan global reste équilibré, mais que cela passe avant par une multitude de processus atmosphérique.

Schéma du bilan radiatif de la Terre ci-joint, qui permet de voir les échanges thermiques (exprimé en W/m²) :

[Semion]

Merci beaucoup pour vos réponses rapides et claires !

[Damien49]

J'ai oublié de préciser qu'à l'échelle climatique cela peut varier d'un déséquilibre positif (interglacière, réchauffement climatique) à un déséquilibre négatif (période glacière). Mais il y a toujours une limite minimum et maximum possible. Ca peut jouer au yoyo en quelques sortes

[yves25]

J'ai oublié de préciser qu'à l'échelle climatique cela peut varier d'un déséquilibre positif (interglacière, réchauffement climatique) à un déséquilibre négatif (période glacière). Mais il y a toujours une limite minimum et maximum possible. Ca peut jouer au yoyo en quelques sortes

Je ne suis pas certain de bien te comprendre mais la Terre est en équilibre thermique même lors des périodes glaciaires . Les déséquilibres provoquent une réponse du climat, cad un réchauffement ou un refroidissement mais ils ne peuvent pas durer longtemps, justement parce que la température de la planète se rééquilibre.

Alors pas longtemps, ça peut vouloir dire qq dizaines d'année ou plus puique l'océan stocke de l'énergie mais pas des millénaires.

[Damien49]

Les déséquilibres provoquent une réponse du climat, cad un réchauffement ou un refroidissement mais ils ne peuvent pas durer longtemps, justement parce que la température de la planète se rééquilibre.

Oui c'est ce que je voulais dire par "limite minimum et maximum" mais c'était mal exprimé.

[invite8915d466]

en fait la quantité nette stockée (ou libérée) pendant les phases de réchauffement (ou de refroidissement) est toujours une quantité infime de ce qui arrive et de ce qui repart. Le bilan est continuellement en quasi-équilibre, le tout petit déséquilibre s'ajustant pour faire varier la température de "quasi-équilibre". De la même façon que la masse d'un individu varie, mais beaucoup plus lentement que ce qu'il ingère et qu'il excrète dans le meme laps de temps. C'est aussi le meme principe que 'l'approximation de l'état stationnaire" en cinétique chimique, qui revient à écrire l'égalité des vitesses de formation et de destruction des intermédiaires réactionnels... alors qu'on trouve quand meme que leur concentration varie avec le temps !
en gros et donc

[invite217f3aaa]

Les déséquilibres provoquent .... ne peuvent pas durer longtemps, justement parce que la température de la planète se rééquilibre.

Alors pas longtemps, ça peut vouloir dire qq dizaines d'année ou plus puique l'océan stocke de l'énergie mais pas des millénaires

J'ai du mal avec cette notion de température d'équilibre.
La température peut varier pendant 10 ans mais pas pendant 100 000 ans. C'est cela ?. As tu voulu dire qu'elle ne pouvait pas varier dans le même sens pendant trop longtemps ?

A l'échelle de l'année l'équilibre semble clair mais sur des millions d'années la température moyenne ne cesse de changer. Alors je ne comprend pas ce qu'on appel équilibre thermique dans ce cas. Peut on dire que la température d'équilibre ne cesse de varier ?

[invité576543]

J'ai du mal avec cette notion de température d'équilibre.
La température peut varier pendant 10 ans mais pas pendant 100 000 ans. C'est cela ?. As tu voulu dire qu'elle ne pouvait pas varier dans le même sens pendant trop longtemps ?

A l'échelle de l'année l'équilibre semble clair mais sur des millions d'années la température moyenne ne cesse de changer. Alors je ne comprend pas ce qu'on appel équilibre thermique dans ce cas. Peut on dire que la température d'équilibre ne cesse de varier ?

Il faut faire une différence entre la température de la Terre vu de loin (en très gros la température du haut de l'atmosphère), et la température au bas de l'atmosphère. Et on pourrait ajouter en bas de l'hydrosphère, ou à 2 km sous la limites des roches!

Les humains sont plus intéressés par le bas de l'atmosphère qu'autre chose, et c'est en général ce qu'on entend par "température" et "température moyenne". Mais c'est une vision assez étroite (qq dizaines de mètres pour un rayon de 6400 km!!).

Si on prend la température vu de loin, elle est plutôt stable: c'est impacté par les variations solaires et l'albédo. C'est celle-là qui ne peut pas varier dans le même sens pendant longtemps.

Le fond de l'hydrosphère, c'est quasi totalement stable (4°C), pour des raisons physiques. Et sous la surfaces des roches c'est stable aussi en moyenne.

La température du bas de l'atmosphère, elle, par contre, peut varier pas mal, en fonction de la composition de l'atmosphère entre autres. Mais cela intéresse une zone toute petite (en volume) et donc des variations d'énergie très faibles, négligeables, comme l'indique Gilles, devant le total des échanges.

Cordialement,

[yves25]

J'ai du mal avec cette notion de température d'équilibre.
La température peut varier pendant 10 ans mais pas pendant 100 000 ans. C'est cela ?. As tu voulu dire qu'elle ne pouvait pas varier dans le même sens pendant trop longtemps ?

A l'échelle de l'année l'équilibre semble clair mais sur des millions d'années la température moyenne ne cesse de changer. Alors je ne comprend pas ce qu'on appel équilibre thermique dans ce cas. Peut on dire que la température d'équilibre ne cesse de varier ?

Non, ton pb vient de ce que tu te fixes sur la température. Il me semble bien que je parlais du bilan d'énergie de la Terre.

la Terre est en équilibre thermique même lors des périodes glaciaires . Les déséquilibres provoquent une réponse du climat, cad un réchauffement ou un refroidissement mais ils ne peuvent pas durer longtemps, justement parce que la température de la planète se rééquilibre.

C'est ce bilan qui ne peut pas être longtemps déséquilibré sans que la température de la planète ne s'ajuste pour , justement, rétablir l'équilibre.

C'est la seule rétroaction négative efficace identifiée: si la quantité de chaleur gagnée par la planète est supérieure à la quantité perdue, la planète se réchauffe jusqu'à ce que sa température (ou la distribution des températures) soit telle que la quantité perdue redevienne égale à la quantité gagnée et inversement.

[Damien49]

J'ai une question. Sur le schéma que j'ai mis plus haut, est-ce que l'effet de serre représente bien la circulation infrarouge presque en boucle qui fait 390 --> 370 (+20) --> 320 (+70) --> 390

??

[yves25]

Pas vraiment ou alors je ne t'ai pas compris

L'effet de serre se mesure par le rapport entre l'émission de la surface et l'émission hors atmoshère (cad ici 390/(220 + 20))

Le reste est une question d'équilibres énergétiques
surface, atmosphere et top of atmosphère tu dois avoir équilibre

TOA: il n'y a que du rayonnement SW 340 -100 = LW 220 +20
surface apports par rayonnement (170 +320) , pertes par rayonnement (390) et convection (100)
atmosphere:
gain par rayonnement (SW 70) + IR (370) + convection (100)
pertes par rayonnement (320 en bas ) + 220 en haut

En fait il y a deux points devue par rapport à l'effet de serre:

1 global: vu de l'extérieur ou de TOA, c'est ce dont je viens de te donner la mesure

2 vu de la surface..et là ce sont les 320 W/m2 mais ce n'est pas ça qui compte du point de vue climatique

ce qui est important c'est l'effet d'isolation de la planète: donc ce qu'elle ne perd pas grâce à l'effet de serre (et c'est 150 W/m2 de gagnés ou de pas perdus) On préfère la mesure relative (ma mesure ci dessus) mais ce n'est qu'une question pratique

[Damien49]

Ok merci je comprend mieux.