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La puissance solaire par unité de surface reçue sur Terre dépend de l'angle d'incidence, entre la droite normale à la surface et la direction du Soleil: plus l'angle d'incidence est faible, plus la surface qui reçoit le rayonnement solaire est faible et plus la puissance solaire reçue est importante. La puissance solaire par unité de surface est maximale lorsque l'angle d'incidence est nul, car elle est concentrée sur une surface minimale. B La variabilité de la répartition de l'énergie solaire Le rayonnement solaire reçu par la Terre varie en fonction de plusieurs paramètres. La puissance solaire reçue par unité de surface dépend: de l'heure (variation diurne), car la position du Soleil varie dans le ciel; du moment de l'année (variation saisonnière): l'axe de révolution de la Terre sur elle-même étant incliné par rapport au plan dans laquelle elle tourne autour du Soleil (plan de l'écliptique), les hémisphères n'ont pas la même inclinaison vers le Soleil au même moment de l'année; de la latitude (zonation climatique): la surface qui reçoit le rayonnement augmente avec la latitude.
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Leur puissance varie en fonction de paramètres de temps et d'espace. La Terre reçoit une partie du rayonnement émis par le Soleil. C'est l'essentiel de son énergie. Puissance solaire (ou radiative) La puissance solaire (ou radiative) sur Terre est l'énergie du rayonnement solaire qui est reçue sur une surface chaque seconde. Elle s'exprime en watts par mètre carré (W/m 2). La puissance solaire reçue sur Terre par unité de surface est inversement proportionnelle à l'aire de la surface éclairée. Si la surface qui reçoit le rayonnement solaire est doublée, la puissance solaire reçue sur un mètre carré est divisée par deux. Puissance solaire reçue par unité de surface Puissance solaire (ou radiative) par unité de surface La puissance solaire (ou radiative) par unité de surface est l'énergie du rayonnement solaire qui est reçue sur une surface de 1 m 2 chaque seconde. Elle s'exprime en watts par mètre carré (W·m –2). La puissance solaire maximale à la surface de la Terre est d'environ 1 000 W·m –2 pour une surface perpendiculaire aux rayons.
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La puissance solaire reçue par unité de surface est plus importante à midi (12 h 00 heure solaire) qu'à un autre moment de la journée. Variation de la surface avec l'angle d'incidence Variation de la surface recevant le rayonnement solaire en fonction en hiver et en été Quand un hémisphère est incliné vers le Soleil, le Soleil est plus haut dans le ciel et le rayonnement solaire est concentré sur une plus faible surface: il fait donc plus chaud, c'est l'été. Quand un hémisphère est incliné dans la direction opposée du Soleil, le Soleil est plus bas dans le ciel, les rayons du Soleil sont plus étalés et moins concentrés, il fait donc moins chaud: c'est l'hiver. La surface qui reçoit le rayonnement est minimale à l'équateur et augmente avec la latitude. La puissance solaire reçue par unités de surface diminue donc avec la latitude, elle est maximale à l'équateur. Variation de la surface recevant le rayonnement solaire en fonction de la latitude La variation de la puissance solaire reçue en fonction de la latitude est à l'origine des différences de climat observées à la surface de la Terre.
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• Un corps est dit en équilibre radiatif avec le rayonnement qu'il reçoit s'il ne perd ni ne gagne d'énergie. Ainsi, l'équilibre radiatif de la Terre implique que la puissance reçue par la surface terrestre soit égale à la puissance émise par celle-ci. Ainsi, la puissance totale reçue par le sol (c'est-à-dire la puissance solaire absorbée par le sol, ajoutée à celle du rayonnement infrarouge absorbé par l'atmosphère par effet de serre et réémis vers le sol) est égale à la puissance terrestre émise sous forme de rayonnement infrarouge. La température terrestre résulte de cet équilibre radiatif et elle est constante au cours du temps, tant que les caractéristiques de l'équilibre demeurent inchangées. Ainsi, la température terrestre actuelle est d'environ + 15 °C. • Cet équilibre radiatif de la Terre est un équilibre dynamique, c'est-à-dire que toute modification de la puissance reçue par la Terre entraîne une modification de la puissance émise par celle-ci (et inversement). L'établissement d'un nouvel équilibre radiatif s'accompagne d'une modification de la température terrestre.