Effet de serre, absorbtion de photons

[invitee36cd479]

Bonjour,

Je suis lycéen et je travaille sur mon TPE, j'aurais besoin de savoir (en termes compréhensibles) comment les gaz à effet de serre absorbent-ils les photons.

J'ai trouvé que ça avait un rapport avec l'energicité des photons (mais je comprends pas ce que c'est).
J'ai aussi trouvé que il y avait une histoire d'écart des niveaux d'énergies de la molécule, qui passe en état de haute énergie quand elle absorbe le photon et qui en émet un de même fréquence (j'ai compris que les photons étaient des ondes) lorsque la molécule rviens en état de basse énergie.

Cela expliquerait-il la ré-émission des infrarouges par les gaz à effet de serre?
Quelqu'un peut-il m'expliquer cela en un langage compréhensible?

Merci d'avance.
-----

[yves25]

Ben, c'est déjà pas mal du tout ce que tu as pigé. (ça mérite plus que 3/20)

Un photon, c'est une onde . Son énergie, c'est le produit de la fréquence de l'onde (nu) par une constante (h) : (E = h *nu)

La longueur d'onde est souvent utilisée à la place de la fréquence (lambda = c/nu avec c vitesse de la lumière)

Une onde c'est un champ électrique qui oscille à la fréquence nu (cad qu'il vibre comme une corde de guitare mais à une fréquence énorme: pour la lumière des millions de milliards de fois par seconde)

Ce champ électrique agit sur les charges électriques des molécules

Ca se complique un peu parce que les molécules ne sont pas immobiles: elles se déplacent, tournent et se déforment à ces fréquences

Pour une molécule donnée certains états sont possibles, les autres pas mais c'est différent pour chaque molécule parce que ça dépend de sa forme et de sa masse (moment d'inertie en particulier)

Le champ électrique de l'onde (ou du photon) fait bouger les charges dans les molécules et ça la met dans un état différent . Si cet état est possible (disons stable pour au moins qq centièmes de milliardièmes de seconde) la molécule absorbe le photon qui lui communique intégralement son énergie; Il disparaît donc

C'est comme un ascenseur qui recevrait assez de jus pour monter (le jus , c'est le photon) , mais pas forcément assez pour aller jusqu'à un étage donné ou trop. En fait, il lui faut la quantité exacte sinon on peut pas sortir.

Ce truc est complètement réversible, cad que lorsque la molécule passe d'un état à un autre moins énergétique (un étage inférieur) , elle libère un photon qui a exactement l'énergie de la différence

(h* nu = E2 -E1)

Est ce compréhensible ?

[yves25]

J'ai écrit ça un jour pour un bouquinà propos du climat

Lorsque des charges électriques subissent des accélérations, elles rayonnent ou, dit autrement, elles produisent des ondes électromagnétiques qui se propagent dans toutes les directions perpendiculaires à la direction de l'accélération. Ces ondes, comme toutes les ondes, ne transportent pas de matière; on peut dire qu'elles transportent du mouvement mais pas de la matière. Par exemple lorsqu'on jette un caillou dans l'eau, les ronds qui s'y forment et qui semblent s'éloigner du point d'impact ne sont pas dus au mouvement horizontal de l'eau, malgré l'impression qu'on peut en avoir. Ils sont dus au mouvement vertical de l'eau qui se déclenche de proche en proche , on voit donc ce mouvement progresser depuis le point d'impact; l'onde est justement la propagation (horizontale dans le cas présent) de ce mouvement qui, lui, est vertical.
De même, l'onde électromagnétique propage une propriété qu'on appelle le champ électrique qui agit sur toute charge électrique et la met en mouvement . Ce champ électrique copie en quelque sorte le mouvement de la charge qui l'a fait naître, c'est ce qui explique que la lumière permet de percevoir à distance.
Les atomes et les molécules sont en permanence en mouvement: la distance entre les atomes oscille autour d'une valeur moyenne, le lien inter-atomique se plie et se déplie, la molécule tourne sur son axe et tout ceci suivant des fréquences bien déterminées, caractéristiques de la molécule ou de l'atome et nommées fréquences propres. A chaque fréquence propre correspond un état d'énergie. Or, précisément, lorsque des atomes et des molécules changent d'état énergétique, leurs charges ont un mouvement oscillant dont la fréquence  est liée à la différence des énergies (E2 – E1 = h). Le champ électrique de l'onde, oscille donc à la fréquence , cette fréquence est souvent très élevée, de l'ordre de 1014 Hz pour la lumière visible. L'onde électromagnétique est la propagation dans l'espace de ce champ électrique oscillant. Lorsque cette onde rencontre une molécule ou un atome, les charges électriques sont mises en mouvement et si la fréquence de l'oscillation correspond à une des fréquences propres de la molécule rencontrée, la molécule ou l'atome entre en résonance avec l'onde qui est absorbée et transmet ainsi l'énergie qu'elle transporte à la matière qu'elle rencontre. Par ce mécanisme, l'onde électromagnétique transporte de l'énergie sans transporter de matière et sans avoir besoin de support matériel.

[yves25]

et j'ai encore ça qui traîne en pièce jointe (pdf)

n'hésite pas poser des questions

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitee36cd479]

Bonjour,

Donc, si j'ai bien compris, le photon qui est une onde qui lorsqu'elle rencontre une molécule, accélère le mouvement des charges de celles-ci (la molécule tourne sur elle-même, les électrons et les liaisons se déplacent plus vite).
Si la molécule reste "stable", donc si les liaisons entre les atomes de la molécules (liaisons covalentes?) ne se brisent pas, alors le photon est absorbé, l'énergie du photon et de la molécule s'additionnent alors.
Mais au bout d'un moment la vitesse des charges diminue (le niveau d'énergie de la molécule diminue), il y a alors une sorte de trop plein d'énergie et la molécule ré-émet des ondes dans "des directions perpendiculaire à la direction de l'accélération" (selon vos propres termes).


Donc dans le cas de l'effet de serre, un rayon infrarouge rencontre un gaz à effet de serre selon un angle d'incidence quelconque (disons (x1)), le gaz à effet de serre, voit alors ses molécules s'agiter, si "la fréquence de l'oscillation correspond à une des fréquences propres de la molécule rencontrée", alors le photon (qui compose l'infrarouge) est absorbé et les molécules du gaz montent de niveau d'energie (je suis pas sur que ça s'appelle comme ça).
Lorsque le niveau d'énergie redescend (pourquoi le niveau d'énergie redescend?), un autre rayonnement infrarouge (un autre photon donc) est renvoyé selon un angle (x2) tel que (x1)+(x2)= 90°



Mais pourquoi le "niveau d'énergie" redescend t-il tout seul?
Pourquoi dans ce cas l'effet de serre n'est t-il pas absolu (puisque une partie des IR traverse la stratosphère dans laquelle on trouve les gaz à effet de serre, ce qui permet alors de faire des photos IR de la Terre)
Le renvoie des UV par l'ozone vient-il du même phénomène, dans ce cas, l'ozone renverrait à la des UV des étoiles dans l'espace et les IR de la Terre sue elle-même (effet de serre)?



Merci beaucoup pour votre PDF, la première partie répond à beaucoup des questions restées sans réponse durant ma Seconde lorsque nous avons étudié l'optique (spectre d'emission et d'absorbtion, loi de Descartes) mais je ne comprend pas bien la seconde partie, et quel est le nom des lettres grecques utilisés lors de la formule de la première partie (au cas où j'utiliserais cette formule à l'orale du TPE


Peut-on calculer la longueur d'onde spécifique d'une molécule si on connait sa masse en utilisant:

h*nu = e et e=mc^2
avec:
h = une constante (quelle valeur? quelle unité?)
nu = fréquence d'onde (quelle unité?)
e = energie (quelle unité?)
m = masse en kg
c = célérité (36000 m/s, soit la vitesse de la lumière)

donc:

m*c^2= (h *nu)
(m*c^2)/h = nu


J'ai encore d'autre question mais je les ai oubliées le temps de taper ça, enfin, ça fait déjà beaucoup de question

[mc222]

h*nu = e et e=mc^2
avec:
h = une constante (quelle valeur? quelle unité?)
nu = fréquence d'onde (quelle unité?)
e = energie (quelle unité?)
m = masse en kg
c = célérité (36000 m/s, soit la vitesse de la lumière)

donc:

m*c^2= (h *nu)
(m*c^2)/h = nu


J'ai encore d'autre question mais je les ai oubliées le temps de taper ça, enfin, ça fait déjà beaucoup de question

La vitesse de la lumière dans le vide (car il faut le préciser), c'est pas
36 000 m/s mais 299 792 458 m/s exactement car le mêtre est basé la dessus.

Ensuite pour calculer la fréquence de résonnance d'une molécule je pense que mc² n'intervient pas, a mon avis, ce qui intervient c'est la masse, et son moment d'inertie, la meme chose pour les charges, ainsi que la configuration des liaisons, c'est tres compliqué à prédir à mon avis, voir impossible pour des molécules complèxes.

Pour une molécule simple comme le dihydrogène, c'est a mon avis faisable.

Pour ce qui est de E=mc², cette formule sert a calculer l'énergie d'un corps, car on sait que la masse est une forme d'énergie est qu'elle peut donc etre convertie en photons ( en anylant la matière avec autant d'antimatière par exemple , enfin, principalement pluto)

E=mc² n'est qu'un cas particulier d'une équation plus générale qui prend en compte la vitesse du corps:



ou



Cette formule te donnerait donc l'énergie que produirait ta molécule en "s'évaporant en photon".


Pour "h"
c'est la constante de Max Planck, physicien allemand du début du sciècle.

h= 6.6 x10^-34 J.s (Joule seconde)

Comme ca quand tu multiplie par une fréquence en Hz ( 1/s)
Les secondes sautent et tu obtient bien une énergie en Joules.

Un joule, c'est l'énergie que tu aura dépenser si tu traine un Newton sur un metre.

Ou l'énergie qu'a tu donne pour a un objet de 2kg pour l'arreter venant vers toi avec une vitesse de 1m/s,


La dimension d'une énergie vaut:

Une masse, fois une vitesse au carré, (E=mc²)

[yves25]

Je corrige dans le texte en gras (ça va plus vite)

Bonjour,

Donc, si j'ai bien compris, le photon qui est une onde qui lorsqu'elle rencontre une molécule, accélère le mouvement des charges de celles-ci (la molécule tourne sur elle-même, les électrons et les liaisons se déplacent plus vite pas vraiment, elles se modifient ).
Si la molécule reste "stable", donc si les liaisons entre les atomes de la molécules (liaisons covalentes? non: c'est la distance entre les atomes, l'angle que font les "segments" OH dans H2O par exemple , c'est ça les liaisons ) ne se brisent pas (non, c'est pas une question de rupture: si la fréquence n'est pas bonne, la molécule n'est pas affectée: il ne se passe rien pour elle , alors le photon est absorbé, l'énergie du photon et de la molécule s'additionnent alors.

La molécule ne reste jamais longtemps dans cet état entre autres parce qu'il y a d'autres molécules qui passent tout près et les charges des unes et des autres interagissent On appelle ça des collisions


Mais au bout d'un moment la vitesse des charges diminue (le niveau d'énergie de la molécule diminue), il y a alors une sorte de trop plein d'énergie et la molécule ré-émet des ondes dans "des directions perpendiculaire à la direction de l'accélération" (selon vos propres termes).

Oublie la direction perpendiculaire etc , ça n'a pas d'importance ici et ça va t'égarer


Donc dans le cas de l'effet de serre, un rayon infrarouge rencontre un gaz à effet de serre selon un angle d'incidence quelconque on s'en fiche de l'angle (disons (x1)), le gaz à effet de serre, voit alors ses molécules s'agiter, si "la fréquence de l'oscillation correspond à une des fréquences propres de la molécule rencontrée", alors le photon (qui compose l'infrarouge) est absorbé et les molécules du gaz montent de niveau d'energie (je suis pas sur que ça s'appelle comme ça). (passent dans un niveau d'énergie supérieur , oui c'est ça
Lorsque le niveau d'énergie redescend (pourquoi le niveau d'énergie redescend?) (je viens de le dire: collisions , pas seulement ça mais c'est le phénomène prépondérant dans l'atmosphère , un autre rayonnement infrarouge (un autre photon donc) est renvoyé selon un angle (x2) tel que (x1)+(x2)= 90° est renvoyé... sans plus, pas de question d'angle, là tu te perds



Mais pourquoi le "niveau d'énergie" redescend t-il tout seul?
Pourquoi dans ce cas l'effet de serre n'est t-il pas absolu (puisque une partie des IR traverse la stratosphère dans laquelle on trouve les gaz à effet de serre, ce qui permet alors de faire des photos IR de la Terre)

Les photons sont absorbés à une altitude puis réémis dans toutes les directions mais.....la quantité totale émise par unité de volume (cette fois , on n'est plus à regarder ce qui se passe pour une molécule pour un nombre énorme de molécules : Avogadro) dépend de la température: plus il fait chaud plus il y a d'émission, c'est ce qu'on appelle la loi de Planck ou du corps noir
Le renvoie des UV par l'ozone vient-il du même phénomène, dans ce cas, l'ozone renverrait à la des UV des étoiles dans l'espace et les IR de la Terre sue elle-même (effet de serre)?



Merci beaucoup pour votre PDF, la première partie répond à beaucoup des questions restées sans réponse durant ma Seconde lorsque nous avons étudié l'optique (spectre d'emission et d'absorbtion, loi de Descartes) mais je ne comprend pas bien la seconde partie, et quel est le nom des lettres grecques utilisés lors de la formule de la première partie (au cas où j'utiliserais cette formule à l'orale du TPE

Ca, tu devrais savoir : epsilon et sigma


Peut-on calculer la longueur d'onde spécifique d'une molécule si on connait sa masse en utilisant:

h*nu = e et e=mc^2
avec:
h = une constante (quelle valeur? quelle unité?)
nu = fréquence d'onde (quelle unité?)
e = energie (quelle unité?)
m = masse en kg
c = célérité (36000 m/s, soit la vitesse de la lumière)

donc:

m*c^2= (h *nu)
(m*c^2)/h = nu

non


J'ai encore d'autre question mais je les ai oubliées le temps de taper ça, enfin, ça fait déjà beaucoup de question

[yves25]

La réponse de mc22 risque de t'égarer dans des choses qui sont sans rapport.

[invitee36cd479]

Alors, je laisse tomber le e=mc^2, j'avais cru qu'il y avait un truc sympa à faire puisque les deux formules donne une valeur de l'énergie, quand au histoire d'angle, je me suis égaré en pensant que ça ressemblait à la réfraction de la lumière.

Mais j'ai encore des questions, qu'entendez-vous par "elles se modifient", vous parlez des molécules ou des charges? Dans les deux cas, qu'est-ce que cela signifie?

La molécule ne reste jamais longtemps dans cet état entre autres parce qu'il y a d'autres molécules qui passent tout près et les charges des unes et des autres interagissent On appelle ça des collisions

C'est une sorte de maxi-interaction électrique? Excusez-moi pour le vocabulaire peu scientifique mais je ne comprend pas bien, en état de haute energie, les interactions entre les molécules sont plus fortes?

Si un gaz à effet de serre absorbe un photon, ne peut-il pas le ré-émettre vers les couches supérieurs de l'atmosphère (puis dans l'espace) plutôt que vers la Terre?

Les photons sont absorbés à une altitude puis réémis dans toutes les directions mais.....la quantité totale émise par unité de volume (cette fois , on n'est plus à regarder ce qui se passe pour une molécule pour un nombre énorme de molécules : Avogadro) dépend de la température: plus il fait chaud plus il y a d'émission, c'est ce qu'on appelle la loi de Planck ou du corps noir

Là c'est en gros la première partie de votre PDF, si j'ai bien compris, le gaz absorbe l'énergie du photon, puis suivant sa température, il en ré-émet une partie lorsqu'il repasse en état de basse énergie. Le gaz absorbe l'énergie du photon en ré-émet suivant sa température, mais en même temps, le gaz se réchauffe (puisqu'il a absorbé de l'énergie), il ré-émet donc encore plus d'énergie jusqu'à ce qu'il émette autant d'énergie qu'il en reçoit

Ces ondes, comme toutes les ondes, ne transportent pas de matière; on peut dire qu'elles transportent du mouvement mais pas de la matière.

Les photons sont des ondes électron-magnétiques émise par tout corps, donc des vibrations qui se propagent dans l'espace, c'est ça? (pour que je puisse cerner un peut mieux la nature du photons) les photons ne sont donc pas des particules et n'ont pas de masse (car il me semble avoir appris en primaire que les photons étaient des particules accélérées à la vitesse de la lumière)

[vilveq]

Merci Yves pour cette petite formation.

Il y a 20ans que j'ai du voir ça à l'école, mais à l'époque je n'avais pas tout comprit. C'est bon de se rafraichir la mémoire.

Là ou je bute encore c'est , avec un flux de photon, un gaz absorbant ce flux va-t-il s'échauffer ou bien dispercer le flux de photon.

J'ai toujours cru qu'une molécule qui absorbe à une certaine longeur d'onde ne pouvait réémettre qu'a cette même longeur d'onde. Mais s'il ne fait que de prendre le photon pour le rendre un peu après, il ne garde donc pas d'énergie et ne va donc pas s'échauffer.

Par exemple si je bombarde une sphère de C02 d'un flux de photon à 15micrométre, vais-je récupérer tout mes photons (dans toutes les direction) ? Ou bien la sphère va-t-elle s'échauffer et je ne récupérerais qu'une partie de mes photons ?

merci

[mc222]

moi, j'dirait que ca dépend de la longueur d'onde des photons que tu envois, pour certaine longueurs d'ondes, les photon seron totalement absorbés et transformé en énergie cinétique (chaleur) pour une autre longueur d'onde, les photons seront diffusés, pour une longueur d'onde , les photons pourrais meme passer au travers

[mc222]

le verre est transparant dans le visible et opaque dans les UV

[yves25]

Merci Yves pour cette petite formation.

Il y a 20ans que j'ai du voir ça à l'école, mais à l'époque je n'avais pas tout comprit. C'est bon de se rafraichir la mémoire.

Là ou je bute encore c'est , avec un flux de photon, un gaz absorbant ce flux va-t-il s'échauffer ou bien dispercer le flux de photon.

J'ai toujours cru qu'une molécule qui absorbe à une certaine longeur d'onde ne pouvait réémettre qu'a cette même longeur d'onde. Mais s'il ne fait que de prendre le photon pour le rendre un peu après, il ne garde donc pas d'énergie et ne va donc pas s'échauffer.

Par exemple si je bombarde une sphère de C02 d'un flux de photon à 15micrométre, vais-je récupérer tout mes photons (dans toutes les direction) ? Ou bien la sphère va-t-elle s'échauffer et je ne récupérerais qu'une partie de mes photons ?

merci

je réponds à ça parce que c'est le plus vite fait sinon ça sera demain désolé , suis crevé


L'énergie des molécules se présente sous les 4 formes

cinétique (translation de la molécule sans déformation de celle ci),
électronique (les niveaux s p d f etc..)
vibration (les liens se détendent comme un ressort d'où l'oscillateur harmonique)
rotation

les 3 dernier types d'énergie sont quantifiés

Si une molécule absorbe un photon son énergie est augmentée de l'énergie de cleui ci (condition h*nu = E2 - E1, ça veut dire qu'il doit existe des niveau d'énergie autorisés E2 et E1 pour la molécule sinon ça marche pas, le photon est, en fait , diffusé)

normalement elle retombe dans l'état 1 en très peu de temps

sauf si la collision transforme une partie de l'énergie propre de rotation, de vibration ou électronique de la molécule en énergie cinétique

dans ce cas la molécule va plus vite (ou les molécules, c'est pas important) et comme la vitesse des molécules, c'est la chaleur (1/2 mv2 = 3/2 kT), le photon est transformé en chaleur ...avec dégradation de l'énergie évidemment

[invite765432345678]

je réponds à ça parce que c'est le plus vite fait sinon ça sera demain désolé , suis crevé


L'énergie des molécules se présente sous les 4 formes

cinétique (translation de la molécule sans déformation de celle ci),
électronique (les niveaux s p d f etc..)
vibration (les liens se détendent comme un ressort d'où l'oscillateur harmonique)
rotation

les 3 dernier types d'énergie sont quantifiés

Si une molécule absorbe un photon son énergie est augmentée de l'énergie de cleui ci (condition h*nu = E2 - E1, ça veut dire qu'il doit existe des niveau d'énergie autorisés E2 et E1 pour la molécule sinon ça marche pas, le photon est, en fait , diffusé)

normalement elle retombe dans l'état 1 en très peu de temps

sauf si la collision transforme une partie de l'énergie propre de rotation, de vibration ou électronique de la molécule en énergie cinétique

dans ce cas la molécule va plus vite (ou les molécules, c'est pas important) et comme la vitesse des molécules, c'est la chaleur (1/2 mv2 = 3/2 kT), le photon est transformé en chaleur ...avec dégradation de l'énergie évidemment

Très intéressant !

Pour une valeur donnée de la fréquence du photon, comment peut-on savoir, pour une molécule de masse donnée, par exemple du CO², si l'énergie incidente va être convertie en chaleur.

Apparemment, les ondes incidentes de l'énergie solaire traversent les couches de molécules (transparence), alors qu'au retour les ondes sont réfléchies vers le sol, donc elles réagissent dans les trois derniers modes (électronique, vibration propre d'étirement ou rotation).

Merci.

[yves25]

Très intéressant !

Pour une valeur donnée de la fréquence du photon, comment peut-on savoir, pour une molécule de masse donnée, par exemple du CO², si l'énergie incidente va être convertie en chaleur.

ça dépend de la pression qui caractérise la probabilité de choc des molécules. Ensuite, ça dépend du type de molécules recontrées

Apparemment, les ondes incidentes de l'énergie solaire traversent les couches de molécules (transparence), alors qu'au retour les ondes sont réfléchies vers le sol, donc elles réagissent dans les trois derniers modes (électronique, vibration propre d'étirement ou rotation).

Merci.

Non, ça c'est une vision complètement fausse (ce qui est en gras) J'espère que 3sur20 a compris ça ou le comprendra.

La lumière solaire correspond à des longueurs d'ondes courtes, les gaz de l'atmosphère n'absorbent pas les photons qui ont cette gamme d'énergie (parce qu'il n'exiset pas de combinaisons d'états énergétiques pouvant donner E2 -E1 = h * nu pour ces nu là)

Le sol absorbe la plus grande partie de la lumière solaire qu'il reçoit (ça dépend bien sur: la neige peu, l'eau presque tout)
du coup le sol se réchauffe
il émet du rayonnement
compte tenu de sa température, ce rayonnement se situe à des longueurs d'(onde très différentes, plus grandes , c'est l'IR.
Cette fois les molécules de l'atmosphère (celles qui ont au moins trois atomes) présentent des combinaisons E2 - E1 qui collent
et les photons sont absorbés
Ca réchauffe la couche d'air où il y a absorption
La couche émet mais elle est plus froide que le sol et elle émet moins.

[yves25]

Je réponds encore en gras dans la citation

Mais j'ai encore des questions, qu'entendez-vous par "elles se modifient", vous parlez des molécules ou des charges? Dans les deux cas, qu'est-ce que cela signifie? C'est cette phrase là:

Donc, si j'ai bien compris, le photon qui est une onde qui lorsqu'elle rencontre une molécule, accélère le mouvement des charges de celles-ci (la molécule tourne sur elle-même, les électrons et les liaisons se déplacent plus vite pas vraiment, elles se modifient ).

Je n'ai pas été clair: la molécule tourne effetivement plus vite et se déforme mais on ne peut pas dire que les les liaisons se déplacent plus vite ou c'est mal dit: prend l'exmple de O2 la ditance entre les deux atomes bouge à toute vitesse , comme si il y avait un ressort entre les deux. t la fréquence d'oscillation du ressort change et seules qq fréquences sont permises c'est pour ça qu'on fait autant de foin avec l'oscillateur harmonique en physique dan,s le secondaire. C'est une sorte de maxi-interaction électrique? Excusez-moi pour le vocabulaire peu scientifique mais je ne comprend pas bien, en état de haute energie, les interactions entre les molécules sont plus fortes? C'est bien une interaction électrique: les charges de même signe se repoussent, les charges de signe contraire s'attirent; Le champ électrique E est une propriété de l'espace , crée par des charges et qui agit sur les autres charges (c'est comme le champ de pesanteur: si une charge passe dedans, elle subit une force F = q E Si un gaz à effet de serre absorbe un photon, ne peut-il pas le ré-émettre vers les couches supérieurs de l'atmosphère (puis dans l'espace) plutôt que vers la Terre? bien sûr mais une molécule unique renvoie le photon dans une direction et une seule (n'importe laquelle) , c'est en considérant le très grand nombre de molécules qu'on comprend que toutes les directions sont possibles (on dit que l'émission est isotrope) Là c'est en gros la première partie de votre PDF, si j'ai bien compris, le gaz absorbe l'énergie du photon, puis suivant sa température, il en ré-émet une partie lorsqu'il repasse en état de basse énergie. Le gaz absorbe l'énergie du photon en ré-émet suivant sa température, mais en même temps, le gaz se réchauffe (puisqu'il a absorbé de l'énergie), il ré-émet donc encore plus d'énergie jusqu'à ce qu'il émette autant d'énergie qu'il en reçoit Les photons sont des ondes électron-magnétiques émise par tout corps, donc des vibrations qui se propagent dans l'espace, c'est ça? (pour que je puisse cerner un peut mieux la nature du photons) les photons ne sont donc pas des particules et n'ont pas de masse (car il me semble avoir appris en primaire que les photons étaient des particules accélérées à la vitesse de la lumière)

[yves25]

Là c'est en gros la première partie de votre PDF, si j'ai bien compris, le gaz absorbe l'énergie du photon, puis suivant sa température, il en ré-émet une partie lorsqu'il repasse en état de basse énergie. Le gaz absorbe l'énergie du photon en ré-émet suivant sa température, mais en même temps, le gaz se réchauffe (puisqu'il a absorbé de l'énergie), il ré-émet donc encore plus d'énergie jusqu'à ce qu'il émette autant d'énergie qu'il en reçoit

Oui mais il reçoit aussi de l'énergie autrement (par convection , cad par transport de chaleur) . Au final, sa température est inférieure à celle de la surface et diminue avec l'altitude .

Les photons sont des ondes électron-magnétiques émise par tout corps, donc des vibrations qui se propagent dans l'espace, c'est ça?

Oui..en gros

(pour que je puisse cerner un peut mieux la nature du photons) les photons ne sont donc pas des particules et n'ont pas de masse (car il me semble avoir appris en primaire que les photons étaient des particules accélérées à la vitesse de la lumière)

Si ce sont bien des particules mais sans masse. On peut considérer la lumière (le rayonnement électromagnétique) soit comme des particules sans masse se déplaçant à la vitesse de la lumière soit comme des ondes . Les photons ont même une quantité de mouvement. C'est au programme de Terminale, je pense.

[vilveq]

Ca réchauffe la couche d'air où il y a absorption
La couche émet mais elle est plus froide que le sol et elle émet moins.

Elle émet moins du fait qu'elle est plus froide (la couche d'air) ou parce qu'elle a converti l'energie de quelques photons en chaleur?

Le fait de s'échauffer va-t-il changer la longeur d'onde de réémission d'une molécule ou bien cela n'a rien à voir ?
Une molécule qui absorbe à 15micrométre va émettre à 15micrométre ? ou bien parce qu'elle se rechauffe elle va émettre à 10micrométre ? (j'ai pris dans valeurs fictives).

J'ai cru lire qu'il y avait de l'absorption due aux collisions entre molécules (O2 et N2), que c'est une absorption qui est proportionnelle au carré de la pression et est donc négligeable dans la strato mais est bien réel au sol. cette absorption fonctionne t'elle de la même façon que pour les molécules ? Ce qui me parrait bizzare c'est que l'on dit qu'il s'agit d'une absorption continue, est-ce aussi une réemission continue ? S'agit t'il d'une sorte de corps noir ave un spectre continu d'emission d'IR ?

Merci

[invite765432345678]

ça dépend de la pression qui caractérise la probabilité de choc des molécules. Ensuite, ça dépend du type de molécules recontrées


Non, ça c'est une vision complètement fausse (ce qui est en gras) J'espère que 3sur20 a compris ça ou le comprendra.

La lumière solaire correspond à des longueurs d'ondes courtes, les gaz de l'atmosphère n'absorbent pas les photons qui ont cette gamme d'énergie (parce qu'il n'exiset pas de combinaisons d'états énergétiques pouvant donner E2 -E1 = h * nu pour ces nu là)

Le sol absorbe la plus grande partie de la lumière solaire qu'il reçoit (ça dépend bien sur: la neige peu, l'eau presque tout)
du coup le sol se réchauffe
il émet du rayonnement
compte tenu de sa température, ce rayonnement se situe à des longueurs d'(onde très différentes, plus grandes , c'est l'IR.
Cette fois les molécules de l'atmosphère (celles qui ont au moins trois atomes) présentent des combinaisons E2 - E1 qui collent
et les photons sont absorbés
Ca réchauffe la couche d'air où il y a absorption
La couche émet mais elle est plus froide que le sol et elle émet moins.

Merci. J'ai très bien compris le phénomène. Ton explication est lumineuse !

[yves25]

[QUOTE=vilveq;2604588]Elle émet moins du fait qu'elle est plus froide (la couche d'air) ou parce qu'elle a converti l'energie de quelques photons en chaleur?

parce qu'elle est plus froide.

Le fait de s'échauffer va-t-il changer la longeur d'onde de réémission d'une molécule ou bien cela n'a rien à voir ?
Une molécule qui absorbe à 15micrométre va émettre à 15micrométre ? ou bien parce qu'elle se rechauffe elle va émettre à 10micrométre ? (j'ai pris dans valeurs fictives).

Ca ne change pas la longueur d'onde. Ca change le nombre de molécules qui se trouvent dans un état leur permettant d'émettre ce photon (c'est la loi de Boltzmann qui exprime la population des niveaux énergétiques ..et qui débouche sur la loi de Planck)

J'ai cru lire qu'il y avait de l'absorption due aux collisions entre molécules (O2 et N2), que c'est une absorption qui est proportionnelle au carré de la pression et est donc négligeable dans la strato mais est bien réel au sol. cette absorption fonctionne t'elle de la même façon que pour les molécules ? Ce qui me parrait bizzare c'est que l'on dit qu'il s'agit d'une absorption continue, est-ce aussi une réemission continue ? S'agit t'il d'une sorte de corps noir ave un spectre continu d'emission d'IR ?

Je ne pense pas que l'absorption correspondante soit très importante ..en tout cas pour O2 et N2. Je connais surtout le phénomène à cause de l'absorption de la vapeur d'eau dans la fenêtre atmosphérique 8 - 12 µm.

Et ...oui, absorption et émission sont parfaitement réversibles : la seule différence, c'est le nombre de molécules qui se trouvent dans l'état d'émettre ...et c'est donc la température et la loi de Plank qui régissent ça...tout au moins quand la pression reste suffisamment élevée ...en pratique, dans l'atmosphère, ça dépend du gaz considéré mais ça reste bon jusque 40 km d'altitude environ.