enseignement scientifique (première) · Chapitre 4 · Exercice supplémentaire
Paris, en juin et en décembre
Le rayonnement solaire · niveau 2
Énoncé
À Paris, le Soleil culmine à au-dessus de l'horizon au solstice de juin et à au solstice de décembre. La puissance solaire arrivant au sommet de l'atmosphère est de Wm perpendiculairement aux rayons. On donne et . 1. Sur une surface horizontale et au-dessus de l'atmosphère, calculer la puissance reçue par mètre carré à midi dans les deux cas. 2. Quel est le rapport des deux ? 3. Le jour dure environ heures en juin et heures en décembre. Estimer le rapport des énergies reçues sur une journée entière. 4. Pourquoi les valeurs mesurées au sol sont-elles inférieures à celles calculées, et l'écart est-il le même en juin et en décembre ?
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1. Sur une surface horizontale et au-dessus de l'atmosphère, calculer la puissance reçue par mètre carré à midi dans les deux cas.
Élève
Je ne vois pas trop quoi faire de l'angle. La puissance de 1 361 W·m⁻², elle arrive perpendiculairement aux rayons, non ?
IA
Oui, c'est bien précisé dans l'énoncé. Mais la surface qui reçoit ici est horizontale, pas perpendiculaire aux rayons. Fais un schéma : les rayons arrivent en biais sur cette surface. Quel angle de ton schéma vaut 65° en juin ?
Élève
L'angle entre les rayons et l'horizontale, je pense. Du coup la surface horizontale est inclinée par rapport aux rayons, et elle reçoit moins.
IA
Exact. La surface horizontale « intercepte » une fraction de ce qui arriverait perpendiculairement. En trigonométrie, quelle grandeur relie cette fraction à la hauteur du Soleil au-dessus de l'horizon ?
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Reprends la question 1 là où le dialogue s'arrête, puis la suite de l'exercice.
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