Quelle quantité de lumière fournit le soleil?

[Amanuensis]

176W/m² correspondrait à un flux de 120 000 lux si le soleil n’émettait qu'une lumière verte correspondant au maximum de sensibilité de l’œil.

Pas très clair. Si toute la puissance solaire étant dans la raie, alors cela ferait bien plus que 120000 lux, et si on filtre la lumière solaire pour ne garder qu'une raie, cela fait 0 lux.

Une raie verte de 1 W/m² donne 683 lux, ça oui. 120000 lux est le flux lumineux d'une source de 176 W/m² entièrement sur la raie verte, c'est tout ce qu'on peut dire. Cela permet une comparaison avec la lumière solaire, c'est tout.

Comme le rapport lumen/W est plus faible pour les autres parties du spectre lumineux, tout ce qu'on peut dire est que l'énergie solaire filtrée par un filtre rectangulaire 350-780 nm (par exemple) est supérieure à 176 W/m².
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[Lansberg]

Pour voir le flash il faut bien sûr que l'angle de réflexion convienne. Mon estimation était très approximative. Un satellite iridium possède trois antennes disposées à 120° les unes par rapport aux autres. La position du Soleil et des antennes par rapport à nous font varier considérablement la luminosité. Ceci dit, quand on consulte le site Heavens above (http://www.heavens-above.com/main.as...&alt=33&tz=CET) on peut se rendre compte qu'à partir d'une quarantaine de km et au-delà, par rapport au maximum d'intensité lumineuse du flash, la magnitude apparente est souvent comprise entre -1 et +1. C'est visible (en gros comme l'étoile Véga), mais le regard n'est pas forcément attiré. Par contre si on se trouve à 3 ou 4 km du centre du flash, avec une magnitude de -6 ou -7 (voire moins) le regard se porte plus facilement sur le phénomène d'autant plus qu'il est progressif, un peu comme une belle étoile filante.

[Amanuensis]

Si on prend E1 la puissance surfacique du flash iridium calculée ci-dessus E1 = 2,8 x 10^-5 W/m2 ; m2 = -26,7 pour le Soleil ; E2 = 1360 W/m2

Cela ne corrige pas pour la partie du spectre visible.

Alors m1 = 2,5 Log (1360/2,8x10^-5) - 26,7 = - 7,5 ce qui correspond à l'ordre de grandeur de la magnitude d'un flash iridium.

Une correction de 1.5 magnitude (pour obtenir le -9 cité plus tôt) correspond à un facteur 10^{1.5/2.5} = 4, plus faible que 1000/176 (= 5.6), mais la raison d'une (au moins une) correction est bien la prise en compte de la différence entre le spectre solaire et le spectre visible.

[Boumako]

Pas très clair. Si toute la puissance solaire étant dans la raie, alors cela ferait bien plus que 120000 lux, et si on filtre la lumière solaire pour ne garder qu'une raie, cela fait 0 lux.

Une raie verte de 1 W/m² donne 683 lux, ça oui. 120000 lux est le flux lumineux d'une source de 176 W/m² entièrement sur la raie verte, c'est tout ce qu'on peut dire. Cela permet une comparaison avec la lumière solaire, c'est tout.

Comme le rapport lumen/W est plus faible pour les autres parties du spectre lumineux, tout ce qu'on peut dire est que l'énergie solaire filtrée par un filtre rectangulaire 350-780 nm (par exemple) est supérieure à 176 W/m².

C'est ton 1er message qui n'était pas très clair, d'où la question de l'auteur du sujet.
Je n'ai pas prétendu que si toute la puissance solaire était émise dans le vert le flux serait de 120 000 lux, mais que pour avoir une correspondance entre 120 000 lux et 176W/m² il faudrait que le soleil émette uniquement dans le vert. C'est d'ailleurs assez amusant que tu m'attribue ces thèses, car ce sont précisément celles que tu as énoncé et que j'ai contre argumenté...

La conversion réelle est assez facile à faire, il suffit d’intégrer la pondération de l'efficacité lumineuse sur la totalité du spectre solaire.

[Lansberg]

Cela ne corrige pas pour la partie du spectre visible.



Une correction de 1.5 magnitude (pour obtenir le -9 cité plus tôt) correspond à un facteur 10^{1.5/2.5} = 4, plus faible que 1000/176 (= 5.6), mais la raison d'une (au moins une) correction est bien la prise en compte de la différence entre le spectre solaire et le spectre visible.

Il s'agit ici de magnitude visuelle apparente.

On peut aussi la calculer par : m = -2,5 Log E/Eo avec Eo = 2,87 x 10^-8 W/m2 pour le domaine visible.

Pour le flash iridium on retrouve bien m = -2,5 Log 2,8 x10^-5 / 2,87 x 10^-8 = -7,5 (avec une valeur de E à la louche !).

La magnitude -9 citée plus haut est aussi une magnitude visuelle pour les flashs iridium les plus puissants.

[Boumako]

Oui il s'agit de flash exceptionnels, sinon on observe couramment des flash à -8.5.

Voici une série de graphiques que je viens de faire permettant de comparer l'efficacité lumineuse en fonction de la longueur d'onde, la distribution de la puissance solaire pour une atmosphère normalisée de 1.5, et la distribution du flux visible pour cette même atmosphère. On arrive à une somme de 97 061 lux au niveau du sol pour le rayonnement global (la lumière directe du soleil + ce qui est diffusé par le ciel).

[Amanuensis]

Il s'agit ici de magnitude visuelle apparente. (...)

Il y a avait une erreur plus grave (lamentable même) dans mon message: le signe était dans le mauvais sens...

[Amanuensis]

mais que pour avoir une correspondance entre 120 000 lux et 176W/m² il faudrait que le soleil émette uniquement dans le vert.

Je répète: si le Soleil émettait 1360 W/m² uniquement dans le vert, cela ne ferait certainement pas 120 000 lux.

Et dire que si le Soleil émettait seulement 176 W/m² et ce seulement dans le vert, cela ferait 120 000 lux, c'est l'application directe du 1/683 qu'on trouve dans tout bouquin sur le sujet.

[evrardo]

Est ce qu'on peut alors déterminer l'intensité lumineuse du soleil en lumens?
Impossible de trouver une seule info à ce sujet.

Le soleil fournit au max 120 000 lux.
1 lux = 1 lumen/m², donc au niveau de la surface de la Terre.

Mais le soleil lui même, combien de lumens?

Merci

[f6bes]

Remoi,
Toujours la notion de distance à respecter !
A mi distance entre Soleil et Terre il est à parier que les 120 000 lux/m2, sont dépassés.
Contre le Soleil ,et il est fort difficile de déterminer la distance de ce " contre le soleil " ,rien d'évident.
Bonne journée

[evrardo]

J'ai trouvé que 1 lumen = 1/683 watt.
Le soleil ayant une puissance de 3,8.10^26W
Donc pour savoir combien de lumen, on fait 3,8.10^26/683 ???

[Boumako]

Bonjour

Tu sais que tu as 120 000 lux au niveau du sol terrestre, donc 120 000 lumens sur 1m² d'une sphère placée à 150 000 000 km du soleil.
Il suffit donc de calculer la surface totale de cette sphère pour connaitre le flux total.

J'ai trouvé que 1 lumen = 1/683 watt.

Attention, ce n'est vrai qu'à 550nm.

[invited9b9018b]

Bonjour,
J'avais réalisé un programme calculant le flux en lumen d'une source de type corps noir. Assimiler le soleil ou un filament de tungstène incnadescent à un corps noir étant relativement correct, les résultats sont proches de la réalité.

VOici l'outil : http://sciencestechniques.fr/resourc...poule/calc.php

Il suffit de choisir la température du rayonnement (pour le soleil, T = 5800 K et pour une ampoule, en général, T ~ 2700 K).

La formule est :


Où V est l'efficacité spectrale :

, avec et et

Si on veut tenir compte d'autres effets (absorption par l'atmosphère, écart au modèle du corps noir) il suffit d'introduire un autre filtre F :



En divisant ceci par la puissance réelle (en watt) reçue, qui s'écrit : , on trouve le ratio lumens/watts.

Mon programme trouve 92 lm/W pour le soleil et environ 10 lm/W pour une ampoule à incandescence.

A+

[Boumako]

Mon programme trouve 92 lm/W pour le soleil

En prenant le spectre solaire réel en compte je trouve 109 lm/W (absorption de certaines bandes UV et IR), donc l'ordre de grandeur reste correct.

[evrardo]

Tu sais que tu as 120 000 lux au niveau du sol terrestre, donc 120 000 lumens sur 1m² d'une sphère placée à 150 000 000 km du soleil. Il suffit donc de calculer la surface totale de cette sphère pour connaitre le flux total.

Pourquoi 1m² de surface d'une sphère? Pourquoi pas 1m² d'une surface plane placée sur le sol terrestre?
Si j'ai bien compris, alors ces 120 000 lux sur 1m², je dois les multiplier par la surface de la coquille ayant pour rayon la distance Soleil Terre?


1 lumen = 1/683 watt.

Attention, ce n'est vrai qu'à 550nm.

1/683 est une valeur moyenne?

[invited9b9018b]

Voici une explication pour les lumens :
Le lumen mesure la luminosité d'un rayonnement, c'est-à-dire avec quel intensité il est perçu par l'oeil humain.
Evidemment ceci dépend du spectre du rayonnement (et pas seulement de sa puissance totale) : un rayonnement d'une forte puissance dans l'IR lointain sera invisible (luminosité nulle) alors qu'une petite puissance dans le vert sera très visible.
Donc il doit y a voir une certaine fonction mesurable qui détermine la "visibilité relative" de chaque longueur d'onde. Par exemple si , cela signifie qu'à puissance égale, un rayonnement à la longueur d'onde est perçu par l'oeil comme k fois plus lumineux qu'u rayonnement de longueur d'onde .
Cela peut se mesurer de façon subjective certes mais c'est mesurable.
Cependant comparer la visibilité relative ne définit V qu'à une constante près. (il est facile de voir que la relation entre lambda 1 et 2 précédente reste vérifier pour la fonction . Cela traduit l'arbitraire dans le choix d'unité (problème récurrent lorsqu'on définit une grandeur).

Donc, pour que V soit défini de façon univoque, sa valeur maximum a été imposée égale à 683 lm/W. Cette valeur est atteinte pour une longueur d'onde d'environ 560 nm.

Du coup, V(\lambda) donne la quantité de lumen (visibilité) d'un rayonnement monochromatique de longueur d'onde par unité de puissance de ce rayonnement.
Ceci est justifié par le fait que l'intensité lumineuse perçue est proportionnelle à la puissance totale du rayonnement à spectre relatif identique.

Si le spectre d'un rayonnement en puissance est (la puissance émise dans l'intervalle ) alors la luminosité dans cet intervalle est
et la luminosité totale est .

J'avais du trouver une expression analytique de V qui fitte bien les valeurs standardisées ce qui fonctionnait bien avec les données que j'ai proposées ci dessus, à savoir : , avec et et

Quelques infos complémentaires ici : http://fr.wikipedia.org/wiki/Efficac...euse_spectrale

A+

[evrardo]

Voici une explication pour les lumens :

J'avais du trouver une expression analytique de V qui fitte bien les valeurs standardisées ce qui fonctionnait bien avec les données que j'ai proposées ci dessus, à savoir : , avec et et

Quelques infos complémentaires ici : http://fr.wikipedia.org/wiki/Efficac...euse_spectrale

A+

Merci pour ta longue démonstration, meme si j'ai pas tout compris!
Donc tu écris que Vm = 683Lumen/Watt. Donc pour connaître le nombre de lumens du soleil, il suffit juste de faire:
Puissance émise par le soleil en W/683?
soit environ 6.10²³ lumens.

[invited9b9018b]

Non... watt et lumens ne mesurent pas la même chose.
donc ils n'ont aucune raison d'être proportionnels.
1/683 ce n'est vrai que pour un signal à 560 nm !!
j'ai écrit la formule de la "luminosité totale" (c'est l'intégrale de VP). Il faut sommer (intégrer) la luminosité de chaque longueur d'onde !
A+

[Boumako]

Pourquoi 1m² de surface d'une sphère? Pourquoi pas 1m² d'une surface plane placée sur le sol terrestre?

Ça revient au même

Si j'ai bien compris, alors ces 120 000 lux sur 1m², je dois les multiplier par la surface de la coquille ayant pour rayon la distance Soleil Terre?

Oui c’est bien ça.

[Amanuensis]

1 lumen = 1/683 watt. 1/683 est une valeur moyenne?

Non, c'est le maximum, obtenu pour une lumière réduite au vert. Dès que le spectre est plus large, il y a moins de lumens par watt.

Donc pour connaître le nombre de lumens du soleil, il suffit juste de faire:
Puissance émise par le soleil en W/683?

Non: par exemple, une bonne moitié de l'énergie de la lumière solaire est dans l'infra-rouge, en dehors du spectre visuel: cela compte pour 0 dans les lumens.

Et dans la partie visuelle, les différentes parties ne pèsent la même chose dans les lumens: le vert "pèse le plus", mais le bleu et le rouge moins.

[C'est ce qui est indiqué par l'intégrale donnée par Lucas.G, je me contente d'en expliquer certains aspects avec des mots.]

[evrardo]

Non, c'est le maximum, obtenu pour une lumière réduite au vert. Dès que le spectre est plus large, il y a moins de lumens par watt.

Je m'en sors pas avec ce sujet!
Je vais poser ma question autrement!

Si je voulais obtenir la même intensité lumineuse que le soleil, mais avec une ampoule. Quelle serait la puissance nécessaire de l'ampoule et à quelle distance il faudrait la regarder.
Je ne parle pas de l'éclairement d'une zone, mais uniquement de la quantité de lumière que reçoit mon oeil, directement de la source lumineuse.

Vous m'aviez déjà fait ce calcul:

Si c'est une ampoule incandescente, cela fait de l'ordre de 640 lumen. En supposant une émission isotrope, 120000 lux correspond à une surface de 640/120000 = 0.005 m², soit une sphère de 3.5 cm de diamètre.

Si vous approchez votre oeil à 3.5 cm de l'ampoule, ce qui n'est pas loin de mettre l'oeil contre l'ampoule (je vous conseille une ampoule à LED de 640 lm, pour limiter la brûlure...) vous êtes ébloui ou non?

J'ai fait l'essai pour voir, on est effectivement ébloui, mais pas autant que le soleil.

De plus, si je prends une ampoule de 1340 lumen, (100w), je devrait alors m'écarter de 6 cm de l'ampoule, pour obtenir le même "éblouissement" qu'avec l'ampoule 640 lumen.
Cela ne correspond pas à la réalité, une ampoule de 1340 lumen brille beaucoup plus qu'une ampoule de 640 lumen et il faut s'écarter beaucoup plus pour subir le même éblouissement.

Je n'y comprends vraiment rien.
Si vous pouviez m'éclairer un peu!!!

[Lansberg]

C'est une question de luminance (en cd/m2). Je pense que pour avoir le même éblouissement que le Soleil, donc la même sensation visuelle, il faut une source lumineuse dont la luminance est égale à celle du Soleil. Je ne suis pas certain qu'on trouve ça dans le commerce. Avec certaine LED on peut atteindre 30 000 000 de cd/m2. Mais on est loin du compte.

Ce que j'avance est à vérifier !

[invited9b9018b]

Je m'en sors pas avec ce sujet!
Je vais poser ma question autrement!

Quel est le premier point que vous ne comprenez pas dans le post #46 ?

Si je voulais obtenir la même intensité lumineuse que le soleil, mais avec une ampoule. Quelle serait la puissance nécessaire de l'ampoule et à quelle distance il faudrait la regarder.
Je ne parle pas de l'éclairement d'une zone, mais uniquement de la quantité de lumière que reçoit mon oeil, directement de la source lumineuse.

Vous m'aviez déjà fait ce calcul:

J'ai fait l'essai pour voir, on est effectivement ébloui, mais pas autant que le soleil.

De plus, si je prends une ampoule de 1340 lumen, (100w), je devrait alors m'écarter de 6 cm de l'ampoule, pour obtenir le même "éblouissement" qu'avec l'ampoule 640 lumen.
Cela ne correspond pas à la réalité, une ampoule de 1340 lumen brille beaucoup plus qu'une ampoule de 640 lumen et il faut s'écarter beaucoup plus pour subir le même éblouissement.

Je n'y comprends vraiment rien.
Si vous pouviez m'éclairer un peu!!!

La luminosité par unité de surface (en lux) à une distance R de la source est :
où I est la puissance lumineuse (en lumen)
Pour le soleil, on reçoit 1300 W/m^2 dans les meilleures conditions.
Donc, le spectre du soleil est tel que (ce qui s'obtient par le calcul de l'intégral que j'ai donnée plus haut).

On veut que ce flux par unité de surface soit égal à celui de l'ampoule :



MAis (autrement dit, la somme des puissances émises à chaque longueur d'onde pondérée par l'efficacité lumineuse de cette longueur d'onde, qui est maximale dans le visible et nulle en dehors.

Avec ce calcul on trouve, Iampoule ~ 640 lumens.

DOnc

Imaginez qui la puissance est doublée. SI vous ne bougez pas, vous serez davantage ébloui, donc plus ébloui qu'en regardant le soleil en face. Donc ça ne va pas. Il faudra reculer un peu pour être ébloui "pareil".
Par contre, votre oeil chauffera davantage avec l'ampoule.

A+

[evrardo]

Quel est le premier point que vous ne comprenez pas dans le post #46 ?

Ces trucs là:

Si le spectre d'un rayonnement en puissance est (la puissance émise dans l'intervalle ) alors la luminosité dans cet intervalle est
et la luminosité totale est
A+

Rassurez vous, ce n'es pas vous qui expliquez mal, au contraire. C'est moi qui n'ait pas le niveau pour comprendre.
Par contre ce que vous avez expliqué ensuite, je comprends bien, (sauf les trucs avec des intégrales.) Et surtout merci pour le résultat tout simple:

Merci bien, je vais potasser tout ça avant de me coucher.

[Amanuensis]

De plus, si je prends une ampoule de 1340 lumen, (100w), je devrait alors m'écarter de 6 cm de l'ampoule, pour obtenir le même "éblouissement" qu'avec l'ampoule 640 lumen.
Cela ne correspond pas à la réalité, une ampoule de 1340 lumen brille beaucoup plus qu'une ampoule de 640 lumen et il faut s'écarter beaucoup plus pour subir le même éblouissement.

Vous avez fait l'expérience?

[Amanuensis]

Avec un appareil photo un minimum sophistiqué vous pouvez faire quelques expériences.

C'est ce que je fais pour comparer les ampoules à LED. J'ai réalisé que les indications en lumens pouvaient être, du moins pour certaines provenances, quelque peu fantaisistes.

[invite6dffde4c]

Bonjour.
On peut comparer dans sa cuisine la luminosité de deux sources avec le photomètre à tache d’huile (ou photomètre de Bunsen) et un mètre.
http://www.astw.de/projekte/bunsen_fotometer_en.php
Au revoir.

[f6bes]

Si je voulais obtenir la même intensité lumineuse que le soleil, mais avec une ampoule. Quelle serait la puissance nécessaire de l'ampoule et à quelle distance il faudrait la regarder.
Je ne parle pas de l'éclairement d'une zone, mais uniquement de la quantité de lumière que reçoit mon oeil, directement de la source lumineuse.

J'ai fait l'essai pour voir, on est effectivement ébloui, mais pas autant que le soleil.

:

Bjr à toi,
ATTENTION à tes..."essais" qui risquent d'etre irréversibles pour ton oeil !!
Lors d'éclipse de Soleil certains ( forcément plus malins que les autres ) n'ont pas jugé utile de mettre les
lunettes appropriées pour cette observation.
Résultat: s'ils ne sont pas devenus aveugle, ils y ont laissé des plumes sur leur acuité visuelle.

ATTENTION à ce que tu fais!
Bonne journée

[invite6dffde4c]

Re.
F6bes a raison.
Donc, pour éviter que evrardo ou d’autres fassent des idioties, je lui donne le résultat du calcul :
Pour un éclairement de 100 000 lux du Soleil, à 10 cm du filament ’une ampoule isotrope (donc, une surface de 0,125 m2) il faut 12500 lumens, ce qui demande une ampoule d’environ 1 kW.
J’espère qu’il n’aura pas envie de placer son œil à 10 cm du filament de l’ampoule.
A+

[Amanuensis]

Ce genre de calcul avait été proposé bien plus tôt dans la discussion, et semblent n'avoir pas convaincu.