Une energie inépuisable: Le Soleil
Le soleil
Le soleil est l’étoile la plus proche de la Terre (149 millions de km environ !). C’est une boule de gaz (hydrogène et hélium) de 1 392 000 km de diamètre (109 fois le diamètre de la Terre) .
Il est la principale source d’énergie, de lumière et de chaleur dans le Système solaire, ce qui a permis la vie sur Terre.
L’énergie solaire se crée profondément dans le noyau du Soleil. C’est là où la température (15 000 000 °C) et la pression (340 milliards de fois la pression terrestre au niveau de la mer) est si intense que des réactions nucléaires ont lieu,des reactions α. Ces réactions provoquent la fusion de quatre protons (noyaux d’hydrogène) pour former une particule alpha (noyau d’hélium). La particule alpha est environ 0,70 % moins massive que les quatre protons. La différence de masse est transformée en énergie et transportée vers la surface du Soleil, par un processus de convection, où elle est libérée sous forme de lumière et de chaleur. L’énergie générée dans le noyau met un million d’années pour atteindre la surface. Chaque seconde, 700 millions de tonnes d’hydrogène sont converties en hélium. Dans le processus, 5 millions de tonnes d’énergie pure sont libérées. La chromosphère est située au-dessus de la photosphère. L’énergie solaire passe à travers cette région sur son chemin depuis le centre du Soleil.
. La constante solaire s’élève à 1 350 W/m2. Cette constante exprime la quantité d’énergie solaire que recevrait la terre si elle ne possédait pas d’atmosphère qui tend à diminuer l’énergie reçue.
L’énergie reçue en moyenne par la Terre sur 24 heures est de 250 W/m2mais cette énergie peut varier suivant plusieurs facteurs :
- l’inclinaison des rayons par rapport à la surface qui les reçoit ; ils doivent être orthogonaux pour pouvoir donner un maximum d’énergie,
- la latitude, en effet, l’équateur est plus proche du soleil que le reste du globe et reçoit ses rayons perpendiculairement et donc plus d’énergie du soleil,
- l’heure de la journée (ainsi, l’énergie reçue à midi s’élève à 1 000 W/m2).
Ces conditions d’ensoleillement justifient donc certains caractères de l’avion solaire. Il lui est ainsi préférable de voler au plus proche de l’Equateur et à haute altitude. D’autre part, l’incidence des rayons du soleil peut justifier sa trajectoire (il sera ainsi préférable pour lui de voler dos au soleil, autrement dit vers l’Est, en fin de journée, pour capter le maximum d’énergie).
Quel est l’ensoleillement de la Terre ?
Le soleil envoie un rayonnement électromagnétique sur la Terre. Il est composé d’infrarouges (46%), de la lumière visible (48%) et des ultra-violets (6%). La Terre n’est pas toute ensoleillée de la même façon. L’ensoleillement est mesuré en kWh/m². L’ensoleillement total de la Terre est de 1,6×1018 kWh ce qui correspond à 15 000 fois la consommation mondiale d’énergie.
. Voici une carte présentant l’ensoleillement des différentes zones de la Terre :
