Deux modèles pour la même planète

Exercice supplémentaire · niveau 2 · enseignement scientifique (première), chapitre 5 — Le bilan radiatif terrestre

Énoncé

On mesure au sommet de l'atmosphère d'une exoplanète un flux solaire incident de $1800$ W $\cdot$ m $^{- 2}$ et un flux réfléchi de $630$ W $\cdot$ m $^{- 2}$ . 1. Calculer son albédo. 2. Calculer sa température d'équilibre en l'absence d'atmosphère. 3. On mesure par spectroscopie une température de surface de $310$ K. Que peut-on en conclure ? 4. Le modèle utilisé en question 2 est-il « faux » ?

Corrigé

1. $a = \frac{630}{1 800} = 0, 35$ .

2. Flux moyen absorbé : $(1 - 0, 35) \times \frac{1 800}{4} = 0, 65 \times 450 = 293$ W $\cdot$ m $^{- 2}$ . D'où $T_{e} = (\frac{293}{5 , 67 \times 1 0 ^{- 8}})^{1/4} = (5, 17 \times 1 0^{9})^{1/4} \approx 268 K .$

3. La température mesurée dépasse la température d'équilibre de $310 - 268 = 42$ K. Cet écart signale la présence d'une atmosphère absorbant l'infrarouge, c'est-à-dire d'un effet de serre — plus marqué que celui de la Terre, qui n'est que de $33$ K.

4. Non : il est incomplet, ce qui n'est pas la même chose. Il donne exactement ce qu'il promet, la température d'une planète sans atmosphère, et c'est parce qu'il est juste dans son domaine que l'écart avec la mesure est interprétable. Un modèle qui serait faux ne permettrait aucune conclusion ; un modèle incomplet transforme son propre échec en mesure du phénomène négligé.

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Un blocage sur cet exercice ? Le tuteur d'Adloun guide par questions, sans donner la réponse.