Introduction

Le bilan thermique de la Terre et de son atmosphère permet de comprendre comment l'énergie solaire est répartie, stockée et redistribuée, influençant le climat global.

Sources d'énergie

• Énergie solaire : principale source énergétique, elle chauffe la surface terrestre et l'atmosphère.
• Rayonnement infrarouge : émis par la Terre, il est partiellement absorbé par l'atmosphère.

Flux d'énergie

Les principaux flux d'énergie sont :

• Insolation : énergie solaire entrante, généralement \(pprox 340\, ext{W/m}^2\) au sommet de l'atmosphère.
• Reflet : partie de l'énergie renvoyée par la surface et l'atmosphère, dépend de l'albédo. Le flux réfléchi s'exprime par \( ext{A} imes ext{Insolation}\), où \( ext{A}\) est l'albédo.
• Absorption et émission : la Terre absorbe une partie de l'énergie et émet du rayonnement infrarouge vers l'espace. L'émission infrarouge est approximée par la loi de Stefan-Boltzmann : \[ E = \sigma T^4 \] , où \(\sigma = 5,67 imes 10^{-8}\, ext{W/m}^2\, ext{K}^4\).

Le bilan thermique

Le bilan thermique s'exprime par l'équation :

\[ 	ext{Insolation} 	imes (1 - 	ext{A}) = 	ext{Émission infrarouge} + 	ext{Flux de maintien} \]

Il implique un équilibre entre énergie absorbée et énergie émise, permettant de maintenir une température moyenne de la Terre. Dans le modèle simplifié, on considère :

• La Terre comme un corps noir ou gris, selon l'approximation.
• Les échanges thermiques par conduction, convection, et rayonnement équilibrés.

Effet de serre

Les gaz à effet de serre (CO\(_2\), CH\(_4\), vapeur d'eau) absorbent le rayonnement infrarouge émis par la surface, renvoyant une partie vers la Terre, ce qui augmente la température moyenne.

Ce phénomène modère la perte d'énergie vers l'espace et contribue à maintenir le climat terrestre.

Conclusion

Le bilan thermique quantifie l'équilibre énergétique de la Terre dans le contexte de son atmosphère, essentiel pour comprendre le changement climatique et prévoir ses effets.