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Simuler le rayonnement solaire

mis à jour le 27/06/2008


simulraysol

Un formulaire permet d'évaluer la valeur de l'énergie solaire reçue au sol en fonction de la date, de l'heure, de la nébulosité et de la latitude . Les calculs peuvent être utilisés pour construire des courbes de rayonnement.

mots clés : rayonnement solaire, flux solaire, énergie solaire, tice, simulation


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Simuler le flux énergétique reçu par la surface terrestre

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Indiquez ici la date (jour, mois, année) , l'heure (heure, minutes) et lieu de la simulation

Nous sommes le Il est h Correction GMT :

Latitude  (- pour hémisphère Sud): Longitude (- à l'est du méridien de Greenwich) :
Correction Heure d'été : Altitude du lieu:
L'heure solaire est de : L'heure locale du lieu choisi est de :
La limite Jour-Nuit (déclinaison) avec l'axe de rotation de la terre fait un angle de: L'équateur météo est à la latitude de :
Le soleil fait un angle avec l'horizon de : Le soleil fait un angle avec le Sud (en allant vers l'est) de :
Heure de lever du soleil Heure de coucher du soleil
Durée de l'éclairement    

Nébulosité :

Ciel limpide Ciel voilé Ciel laiteux

Température du soleil:

°C

La distance Terre-Soleil est de: km Absorption: % Epaisseur d'atmosphère traversée: km

Chaque m2, situé au sommet de l'atmosphère et placé perpendiculairement au rayonnement reçoit ce jour:

Cette valeur est appelée Constante Solaire

W/m2. L'énergie calculée au sol par m2 de surface exposée perpendiculairement au rayonnement solaire et par seconde est de: W/m2

1 m2, situé au sol et perpendiculairement au rayonnement se projette, à ce moment et à cette latitude, sur une surface de:

©JPLeclerc 04/2000 modifié 2008

m2
Energie Calculée au sol par m2 de surface "horizontale":
W/m2

 

 

 

 

 

Exemples d'utilisation

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La mesure du coefficient d'absorption atmosphèrique et des différentes simulations peuvent constituer le support d'activités "tableur" et pourront être le point de départ de:

  • Calculs et représentations graphiques de bilan énergétique:
          • Représentation du flux énergétique pour chaque heure de la journée.
          • Representation du flux énergétique pour une heure solaire donnée à différents lieux.
          • Pour chaque mois
          • Pour différentes latitudes...
  • Recherche des responsables de l'absorption atmosphérique.
  • Notions d'albédo

Exemple1 : Flux énergétique pour le journée du 19/04/2000 à Challans Latitude:46.53N Longitude1.53W

Des relevés de la constante solaire, de l'énergie captée perpendiculairement au rayonnement, de l'énergie captée par m2 de sol ont été effectués toutes les heures à Challans, le maximum d'énergie reçue se situe vers 14h30 correspondant au 12h solaire (heure d'été): variation du flux solaire dû à la rotation de la Terre.

Exemple2 : Flux énergétique reçue tous les 21 de chaque mois, à 12 heures solaires, à La Guadeloupe.

L'énergie reçue au sol est pratiquement égale à celle captée par une surface placée perpendiculairement au rayonnement pendant les mois de mai, juin, juillet et aout:

Recherche d' explications: le soleil est pratiquement à la verticale ce qui peut être vérifié en plaçant sur le graphe, au dessus de chaque point, l'angle que fait le soleil par rapport à la verticale.

Influence de l'épaisseur d'atmosphère traversée: vérifier en indiquant sur le graphe les épaisseurs.

Influence des saisons, expliquer le "creux" observé au mois de juin en indiquant sur le graphe la position de l'équateur météo, compléter éventuellement par l'observation d'images Météosat.

Expliquer l'allure de la courbe "Constante solaire".

Exemple 3:Flux énergétique reçue tous les 21 de chaque mois, à 12 heures solaires, à une latitude de 70°.

Mise en évidence de l'hiver polaire (novembre, décembre), un travail analogue peut être effectué à la latitude -70°.

Exemple 3:Flux énergétique reçue au sol , les 21 /06 et le 21/12, à 12 heures solaires pour toutes les latitudes.

 

 

Comment simuler différentes situations ?

Les cases vertes sont des cases modifiables, la modification de leurs contenus est prise en compte dans les calculs; ces derniers se mettent à jour par un "clic" sur n'importe quel endroit du tableau. ou sur "Calculer"

Les cases blanches sont des cases calculées, la modification de leurs contenus est sans effet.

Correction GMT (Case A): Il s'agit de la correction par rapport au méridien de Greenwich du lieu où est implanté l'ordinateur. Par défaut, il s'agit du fuseau horaire de la France Métropolitaine.

Choix de la ville "cible" (Case B): Pour choisir une ville dont on veut connaître le flux solaire, il suffit de sélectionner une ville dans la liste déroulante

Fuseau horaire de la ville "cible" (Case C): Il s'agit du fuseau horaire de la ville cible (+1 pour les villes de la France métropolitaine)

Correction fuseau horaire (Case D): Certaines villes ont une heure locale qui ne correspond pas à celle de leur fuseau horaire, cette liste déroulante permet d'effectuer une correction.

Choix de la nébulosité (Case E) : Permet de mettre en évidence "la qualité" de l'atmosphère dans le flux reçu au sol.

Choix de la température de la photosphère (Case F) : Permet de montrer l'influence de la source (le soleil) sur le rayonnement reçu

 

Mon ordinateur est situé à Nantes, la correction GMT (case A) est à +1 car Nantes est en France Métropolitaine pour laquelle l'heure légale est en avance d'une heure par rapport à l'heure du méridien (Greenwich); je choisis dans la liste, la ville cible: Nantes (case B).

Il ne me reste plus qu'à relever les valeurs encadrées d'un double trait bleu en fonction de dates ou d'heures que j'aurais choisies.

 

 

Mon ordinateur est situé à Nantes, la correction GMT (case A) est à +1 car Nantes est en France Métropolitaine pour laquelle l'heure légale est en avance d'une heure par rapport à l'heure du méridien (Greenwich); je choisis dans la liste, la ville cible: Strasbourg (case B).

Il ne me reste plus qu'à relever les valeurs encadrées d'un double trait bleu en fonction de dates ou d'heures que j'aurais choisies.

 

Mon ordinateur est situé à Marseille, la correction GMT (case A) est à +1 car Marseille est en France Métropolitaine pour laquelle l'heure légale est en avance d'une heure par rapport à l'heure du méridien (Greenwich); je choisis dans la liste, la ville cible: La Martinique (case B). ; la case C m'indique que La Martinique est à -4 fuseaux horaires, comme Marseille est à +1 fuseau horaire, le décalage horaire est de -5 heures.

Quand il est 18h05 à Marseille, il est 13h05 à La Martinique soit 12h solaire.

Il ne me reste plus qu'à relever les valeurs encadrées d'un double trait bleu en fonction de dates ou d'heures que j'aurais choisies.

 

 

 

Mon ordinateur est situé à La Martinique, la correction GMT (case A) doit être paramétrée à -4 car La Martinique  est à -4 fuseaux horaires de celui de Greenwich.

Je choisis dans la liste, la ville cible: Toulouse (case B). ; la case C m'indique que Toulouse est à +1 fuseau horaire, comme La Martinique  est à -4 fuseaux horaires, le décalage horaire est de +5 heures.

 

Quand il est 12h05 à La Martinique, il est 17h05 à Toulouse soit 15h10 solaire.

Il ne me reste plus qu'à relever les valeurs encadrées d'un double trait bleu en fonction de dates ou d'heures que j'aurais choisies.

 

 

 

Mon ordinateur est situé à La Martinique, la correction GMT (case A) doit être paramétrée à -4 car La Martinique  est à -4 fuseaux horaires de celui de Greenwich.

 

Je choisis dans la liste, la ville cible: La Martinique (case B). ; la case C m'indique que La Martinique est à -4 fuseaux horaires, les corrections A et C s'annulent: l'heure locale de l'ordinateur correspond à celle du lieu choisi. (La Martinique)

Il ne me reste plus qu'à relever les valeurs encadrées d'un double trait bleu en fonction de dates ou d'heures que j'aurais choisies.

 

 

Mon ordinateur est en France Métropolitaine et j'effectue une simulation sur une ville imaginaire située à la longitude de Greenwich et à une latitude de 70°(Cercle polaire Nord).

Je sélectionne dans la liste déroulante (case B) "Ne pas choisir de ville", je paramètre la case Latitude à +70 et la case Longitude à 0.

A minuit, sur le cercle polaire, le soleil est encore au dessus de l'horizon (+03°56), il est au Nord (+166,06° avec le sud), les heures de lever et de coucher sont indéterminables (NaN:NaN) puisque le soleil ne se couche pas: c'est l'été polaire.

 

 

 
auteur(s) :

Jean-Pierre Leclerc, professeur de SVT au lycée François Truffaut de Challans

information(s) pédagogique(s)

niveau : 2nde, Terminale S

type pédagogique : exercice, scénario, séquence, travaux pratiques

public visé : enseignant, élève

contexte d'usage : atelier, classe, laboratoire, salle multimedia

référence aux programmes :

La planète Terre et son environnement
Du passé géologique à l'évolution future de la planète


ressource(s) principale(s)

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