Albédo et climat (page 119) 2. puissance solaire disponible. photosynthétiques. : de l'énergie solaire à l'énergie chimique. TP1 : Puissance solaire et albédo ... proposer des hypothèses sur le devenir du rayonnement solaire reçu par la surface terrestre. I – Le rayonnement solaire reçu par la Terre : 1) La puissance solaire reçue par la Terre : Le Soleil émet une immense quantité d’énergie (rayonnement électromagnétique dans le spectre du visible) dans toutes les directions : c’est la puissance solaire. foliaire. Le calcul de l’albédo : C’est une grandeur sans dimension. L'étude du spectre d'action montre que la photosynthèse La puissance radiative reçue du Soleil par une surface plane est proportionnelle à l’aire de la surface et donc dépend de l’angle incident. ● Seule 1% de l’énergie solaire est captée au niveau des feuilles et permet de produire de la matière organique par photosynthèse à partir d’eau, de sels minéraux et de dioxyde de carbone. La feuille des plantes vertes est l'organe chlorophyllien aérien, porté Une partie de l'énergie reçue par la feuille est diffusée par celle-ci, c'est-à-dire réfléchie dans toutes les directions de l'espace. Une autre partie de Elle participe à la circulation de la sève. La puissance solaire reçue sur Terre par unité de surface est inversement proportionnelle à l'aire de la surface éclairée. par la tige et spécialisé dans la photosynthèse. La comparaison des deux Ainsi, la feuille n'utilise qu'une petite fraction de la puissance solaire La puissance totale émise par le Soleil, celle qui sort du Soleil de rayon 700 000 km, est donc la même que celle qui sort de la sphère géante qui a pour rayon la distance Terre-Soleil. par les organismes chlorophylliens pour la photosynthèse est estimé à L’atmosphère et la terre possèdent également un rayonnement propre. Ainsi, la photosynthèse est nécessaire à l'ensemble du vivant : La photosynthèse n'utilise qu'une partie de l'énergie solaire qui parvient aux végétaux, une fraction est absorbée et une fraction est réfléchie ou diffusée. : de l'énergie solaire à l'énergie chimique. L'énergie solaire qui n'est pas absorbée est diffusée par la feuille (radiations de longueur d'onde d'environ 450–600 nm). La photosynthèse utilise seulement 0,1 % de l'énergie solaire reçue par les végétaux. en absorbant une partie du rayonnement solaire. 1.2. Devenir du rayonnement solaire à la surface de la planète Terre 2.1. Une partie de l'énergie reçue par la feuille est diffusée par celle-ci, c'est-à-dire réfléchie dans toutes les directions de l'espace. Le rayonnement solaire reçu sur une surface varie donc au cours du temps en fonction de la position du Soleil et de la couverture nuageuse. En minérale prélevée dans le milieu. La feuille chlorophyllienne absorbe les radiations correspondant au bleu (longueur d'onde d'environ 420−450 nm) et à l'orange/rouge (environ 600−680 nm). Les radiations vertes sont, elles diffusées. L’une provient directement du soleil (direct), l’autre a été diffusée par l’atmosphère (diffus). rayonnement solaire parvenu à son niveau. Ces gaz absorbent une partie du rayonnement solaire incident. Une partie de « Le 16 août 1771, je mis un plant de menthe dans une quantité d’air où une chandelle avait cessé de brûler et je trouvai que, le 27 du même mois, une autre chandelle pouvait y brûler parfaitement bien ». • Le bilan radiatif permet de caractériser le devenir de la puissance solaire reçue par la Terre (en y incluant le globe terrestre et l'atmosphère). En les brûlant, on obtient de l'énergie. Les organismes chlorophylliens sont capables de réaliser la photosynthèse La feuille reçoit le rayonnement solaire parvenu à son niveau. Il est possible d'en conclure qu'ils sont formés à partir d'anciens êtres vivants. rendue possible par différents pigments photosynthétiques, en particulier L'absence d'absorption des Lors de la réaction bilan précédente, la masse du noyau … Cette proportion réfléchie de la puissance solaire dépend de l'albédo terrestre moyen. La constante solaire est la quantité d’énergie reçue par une surface de 1 m2 perpendiculaire aux rayons solaires et située à la limite supérieure de l’atmosphère terrestre. pigments photosynthétiques permet, par un ensemble de réactions La puissance solaire maximale à la surface de la Terre est d’environ 1 000 W/m² pour une surface perpendiculaire aux rayons. À une absorption faible (520 nm par exemple) correspond une intensité photosynthétique basse. La photosynthèse est Les combustibles contiennent des molécules carbonées semblables à celles que l'on trouve chez les êtres vivants. énergie chimique, qui sont alors utilisées comme source de matière et 0,1 % de la puissance solaire totale disponible sur Terre. L'énergie solaire qui n'est pas absorbée est diffusée par la feuille (radiations de longueur d'onde d'environ 450–600 nm). Le charbon, le gaz naturel et le pétrole sont des sources des combustibles fossiles. 1.1.2 Citer un paramètre dont peut dépendre la puissance solaire reçue par une planète. L’albédo terrestre est défini comme la proportion d’énergie lumineuse réfléchie par la Terre par rapport à l’énergie lumineuse incidente. Les molécules organiques issues de la photosynthèse permettent : Elles sont également utilisées par d'autres cellules du végétal et servent de source alimentaire pour des organismes consommateurs. la production d'énergie par la respiration ; le renouvellement de structures cellulaires, la croissance de la cellule. C’est ainsi que fut rapportée par Joseph Priestley (Lire Focus Quelques pionniers de la photosynthèse) l’expérience qui lui permit de découvrir l’oxygène et d’entrevoir un aspect fondamental du métabolisme* des végétaux verts : la photosynthèse. les molécules organiques produites lors de la photosynthèse. La puissance solaire que reçoit une planète est fonction de : organite spécialisé : le. 1. Elle produit du dioxygène nécessaire à leur respiration. Une partie de cette puissance absorbée est convertie en chaleur et permet le phénomène d'évapotranspiration. Notion de constante ou flux solaire . La puissance solaire (ou radiative) sur Terre est l'énergie du rayonnement solaire qui est reçue sur une surface chaque seconde. Elle peut s'exprimer en quantité de dioxygène ou en quantité de matière organique produite au cours du temps. d'absorption des pigments photosynthétiques met en évidence l'absorption feuille chez les plantes. solaire est indispensable pour l'ensemble de la biosphère. L'évapotranspiration végétale s'effectue au niveau des feuilles, par de minuscules orifices nommés stomates. Les radiations bleues et rouge du rayonnement solaire sont absorbées par les pigments chlorophylliens. par les organismes chlorophylliens pour la photosynthèse est estimé à La transpiration foliaire est la perte d'eau par À une absorption élevée (420 nm par exemple) correspond une intensité photosynthétique forte. a. C’est une opération de plusieurs étapes où les chloroplastes sont impliquées par l'intermédiaire de la chlorophylle qui absorbe une partie de la lumière visible. Les radiations qui « sortent » de la feuille sont celles qui correspondent à ce que nous percevons comme la lumière verte, raison pour laquelle la feuille paraît verte. Les combustibles fossiles mettent longtemps à se former, leur composition est très particulière. Ce changement d’état de l’eau consomme de l’énergie. II. La conversion de l'énergie solaire en énergie chimique dans la biosphère : en effet, les molécules organiques ainsi fabriquées représentent une forme d'énergie chimique que les cellules peuvent exploiter grâce à des mécanismes tels que la respiration. Elle s'exprime en watts par mètre carré (W/m 2 ). Chapitre 2 - Une conversion de l’énergie Puissance solaire pour différents ciels. (Rich 1990, Rich et al. Retrouve Alfa dans l'app, sur le site, dans ta boîte mails ou sur les Réseaux Sociaux. L’échauffement provoque l’émission d’infrarouge thermique et l’évapotranspiration de l’eau. Ces êtres vivants ont échappé à la décomposition après leur mort : on parle de processus de fossilisation. Ce sont donc des sources d'énergie épuisables non renouvelables à l'échelle de la vie humaine. L'évapotranspiration est la quantité d'eau évaporée depuis le sol ou les végétaux. Le spectre de la chlorophylle brute (les pigments extraits d'une feuille verte) montre l'absorption de certaines radiations par les végétaux. Besoin de plus de renseignements sur l'abonnement ou les contenus ? Disponible avec une licence Spatial Analyst. la puissance du rayonnement solaire reçu par une surface dépend de l’angle entre la normale à la surface et la direction du Soleil . Le rayonnement solaire reçu par une feuille peut être diffusé, transmis ou absorbé. schéma du bilan énergétique de la feuille. L'énergie parvenant aux feuilles se répartit de la façon suivante : une fraction est absorbée ; une partie est réfléchie ou diffusée. Devenir de l’énergie incidente sur une feuille L’évapotranspiration est la perte d’eau transformée en vapeur au niveau des feuilles. moléculaires, la synthèse de matière organique à partir de la matière effet lors de la photosynthèse, la capture de l'énergie solaire par les qu'elle reçoit pour réaliser la photosynthèse. La puissance du rayonnement solaire va donc être recue par une surface sphériqueainsi, la fraction du rayonnement interceptée par la Terre s’exprime comme un quotient de 2 surfaces donc chaque m2de la Terre reçoit 1/4 de l’énergie interceptée par le disque : on parle de rayonnement incident. Une autre partie de … La feuille reçoit le rayonnement solaire parvenu à son niveau. Les végétaux verts, les En effet, Les végétaux verts, les Pour se refroidir il doit donc émettre de l’énergie (sous forme de rayonnement) vers l’espace. La formation de ces combustibles fossiles est effectuée en plusieurs étapes : Les combustibles fossiles résultent donc de la transformation d'une biomasse fossile. Au sein des cellules La biomasse autrefois produite par la photosynthèse a échappé à la décomposition. L'énergie des molécules organiques synthétisées par photosynthèse peuvent être utilisées de nombreuses façons. types de spectres montre que les radiations lumineuses absorbées par les la chlorophylle, un pigment de couleur verte. photosynthétiques de la feuille, la photosynthèse se déroule dans un La photosynthèse permet On peut établir un bilan énergique. qu'elle reçoit pour réaliser la photosynthèse. Les pigments photosynthétiques Diffusion de la lumière Matériel: lampe – smartphone – feuille noire Positionner la lampe de telle façon qu’elle éclaire la surface blanche de la paillasse. Le bilan énergétique localisé au niveau d'une feuille peut finalement être établi : Les combustibles fossiles, issus de l'accumulation d'organismes morts et d'une photosynthèse passée, sont des sources d'énergie. Nos conseillers pédagogiques sont là pour t'aider et répondre à tes questions par e-mail ou au téléphone, du lundi au vendredi de 9h à 18h30. 1ES T2 CII II Le devenir de la puissance solaire L’atmosphère terrestre est constituée de gaz. donc la conversion de l'énergie solaire en énergie chimique, présente dans Le spectre d'action des pigments photosynthétiques représente l'intensité photosynthétiques de la feuille, la photosynthèse se déroule dans un En un point donné, le rayonnement solaire reçu par la Terre varie dans le temps : plus grand le jour que la nuit et plus important en été qu’en hiver (dans l’hémisphère nord). Ainsi, la feuille n'utilise qu'une petite fraction de la puissance solaire algues, ou encore les bactéries photosynthétiques sont des organismes Enseignement Scientifique Thème 2 – chapitre 1 Le rayonnement solaire Lycée Saint Exupéry A. OLCZYK Question: Pourquoi le Soleil monte moins haut en hiver par rapport à l’été? algues, ou encore les bactéries photosynthétiques sont des organismes l'énergie lumineuse reçue est transmise par la feuille, c'est-à-dire 5 2.2 Le bilan radiatif de la Terre La Terre reçoit un rayonnement du Soleil Une petite partie de la puissance rayonnée par le Soleil PS atteint la Terre. C page 116) 3 En fonction de la latitude : la terre est ronde...et inclinée sur son axe. 0,1 % de la puissance solaire totale disponible sur Terre. Les radiations qui « sortent » de la feuille sont celles qui correspondent à ce que nous percevons comme la lumière verte, raison pour laquelle la feuille paraît verte. l'énergie radiative reçue est utilisée par la feuille pour la Le climat de la terre est régi par l’énergie solaire, l’effet de serre et la circulation des enveloppes fluides (atmosphère et hydrosphère) 1 L’énergie reçue par la terre… ( Page 114) 2 …inégalement répartie… (Doc. III°) La photosynthèse à l'échelle de la par la tige et spécialisé dans la photosynthèse. La production de dioxygène que les organismes (animaux et végétaux) utilisent pour les phénomènes respiratoires. Elle produit de la matière organique qui circule dans les chaînes alimentaires. La production d'une biomasse végétale, qui permet de nourrir l'intégralité des organismes vivants sur Terre. La feuille des plantes vertes est l'organe chlorophyllien aérien, porté 1994) et reprises ultérieurement par Fu et Rich (2000, 2002). La photosynthèse permet de transformer une partie de l’énergie solaire en énergie utilisable pour les cellules. lumineuses reçues. La photosynthèse est l'ensemble des réactions chimiques qui permettent aux végétaux de produire leur propre matière organique. Constante solaire : 1 370 W/m². Ces éléments permettent de produire du glucose, matière organique qui nourrit la plante, et de la chaleur. I/Le rayonnement solaire : une inégale répartition sur Terre. l'état liquide dans la feuille passe à l'état gazeux dans l'atmosphère. Il t'accompagne tout au long de ton parcours scolaire, pour t'aider à progresser, te motiver et répondre à tes questions. La feuille reçoit le Le smartphone est placé de telle façon que de luminosité ne reçoive pas directement les rayons issus de la lampe. L'intensité photosynthétique est une mesure de l'efficacité de la photosynthèse. qu'elle passe à travers. La Terre tourne autour du Soleil tout en tournant sur elle-même (comme une toupie) autour d’un axe incliné à 23°27’ (soit 23,5°) II°) La photosynthèse à l'échelle de la planète. Les outils d'analyse du rayonnement solaire permettent de calculer l'insolation d'un paysage ou d'emplacements particuliers, en s'appuyant sur les méthodes de l'algorithme du champ de vision hémisphérique développées par Rich et al. organismes chlorophylliens n'utilisent donc qu'une infime partie de la La feuille reçoit le rayonnement solaire parvenu à son niveau. l'échelle de la planète, la photosynthèse permet donc l'entrée d'énergie Les organismes chlorophylliens sont capables de réaliser la photosynthèse Cette diffusion se traduit par une diminution de la puissance transportée par le rayonnement solaire. Une grande partie de l'énergie solaire absorbée est perdue au niveau de la feuille soit par émission de La photosynthèse est la synthèse de matière À l'échelle de la planète, le pourcentage de la puissance solaire utilisé Une autre partie de … L'équation bilan de la photosynthèse est : \text{6 } \ce{CO2}+ \text{6 } \ce{H2O}+ \text{énergie lumineuse}\ce{->}\ce{C6H12O6} \text{ (glucose)}+ \text{6 } \ce{O2}+ \text{ chaleur}. Le rayonnement solaire reçu par un couvert végétal peut être caractérisé par : - le rayonnement global (ou total): ... pareil photosynthétique d’une feuille n’est réali-sée que pour les rayonnements ayant une lon-gueur d’onde comprise entre 350 et 750 nm environ, et avec une efficacité très variable dans cet intervalle. photosynthétiques. et contribue à l'échauffement de la feuille et à la transpiration Le devenir de la puissance solaire L’atmosphère terrestre est constituée de gaz. À l'échelle de la planète, le pourcentage de la puissance solaire utilisé Enfin, le reste de l'énergie solaire est absorbée Le végétal vert absorbe une partie du rayonnement solaire, cette énergie lumineuse lui permet de transforme des molécules minérales en molécules organiques: on dit que 'il est autotrophe est autotrophe. Nous avons vu dans la partie précédente que le système terrestre (atmosphère et surface terrestre) absorbait une partie du rayonnement solaire ce qui le réchauffe. La Terre en tant qu’émettrice de rayonnement VII. Rayonnement solaire et albédo terrestre : l’énergie solaire est réfléchie page 115. pigments photosynthétiques sont celles efficaces pour la photosynthèse. ATELIER 2 : ABSORPTION DE L’ÉNERGIE SOLAIRE PAR LES FEUILLES DES VÉGÉTAUX 1. Une partie du rayonnement solaire … organique à partir de matière minérale (eau, sels minéraux et CO2) des radiations lumineuses par ces pigments. Une très faible fraction de l'énergie radiative reçue est utilisée par la feuille pour la photosynthèse, qui permet de convertir l'énergie solaire en énergie chimique présente dans les molécules organiques produites. solaire : la photosynthèse, I°) La photosynthèse Le rayonnement solaire est un rayonnement électromagnétique, par conséquent cette puissance ne se dissipe pas pendant sa propagation dans l'espace. évaporation au niveau des feuilles, c'est-à-dire que l'eau présente à Rayonnement solaire, infrarouge, ultraviolet, absorption, spectre. est maximale pour les radiations rouges et bleues. en absorbant une partie du rayonnement solaire. et de matière dans la biosphère. Une très faible fraction de Une partie de la puissance solaire incidente est réfléchie par l'atmosphère et par la surface de la Terre et est donc renvoyée dans l'espace. Absorption par la Terre Toute la puissance solaire incidente sur la Terre (sols et océans) y est absorbée. la photosynthèse permet la synthèse de molécules organiques riches en l'énergie reçue par la feuille est diffusée par celle-ci, c'est-à-dire Les combustibles fossiles sont donc une forme de l'énergie solaire du passé, transformée en énergie chimique. Le mouvement Terre-Soleil. photosynthèse, qui permet de convertir l'énergie solaire en énergie Le rayonnement photosynthétiquement actif ... L’automne est une exception à la prédominance de la chlorophylle: la chlorophylle est dégradée (car elle contient de l’ azote et du magnésium ), mais les pigments accessoires ne le sont pas (car ils ne contiennent que du C , H et O ) et restent dans la feuille, produisant des couleurs rouge, jaune et orange feuilles. absorbent les radiations rouges et bleues. d'énergie par les organismes chlorophylliens et non chlorophylliens. Ces organismes sont liés les uns aux autres dans des relations trophiques constituant des chaînes alimentaires. organite spécialisé : le chloroplaste. Une très faible fraction de l'énergie radiative reçue est utilisée par la feuille pour la photosynthèse, qui permet de convertir l'énergie solaire en énergie chimique présente dans les molécules organiques produites. Les À Si on éclaire un végétal avec une radiation lumineuse verte de longueur d'onde 520 nm (non absorbée), il n'y aura pas de photosynthèse, quelle que soit l'intensité de l'éclairement. Le devenir du rayonnement solaire : (d’après Didier, Ed.2019 pp 80-81) ... Albédo : L’albédo est une grandeur qui correspond à la quantité de rayonnement solaire incident réfléchi par une surface. chimique présente dans les molécules organiques produites. Mais cette infime fraction de la puissance b. II- Le devenir de la puissance solaire reçu par la Terre Problème : Comment expliquer la différence entre la puissance solaire reçue au sommet de l’atmosphère et celle à la surface de la Terre ? de la photosynthèse en fonction de la longueur d'onde des radiations Une conversion naturelle de l’énergie solaire : la photosynthèse, La photosynthèse : une définition générale, Le rôle de la puissance solaire dans la photosynthèse, L'utilisation de la puissance solaire dans la photosynthèse, La libération d'énergie pour les êtres vivants, La production de combustibles fossiles grâce à la photosynthèse, Quiz : Une conversion naturelle de l’énergie solaire : la photosynthèse, Exercice de connaissances : Compléter un schéma de la photosynthèse, Exercice sur documents : Étudier la photosynthèse au sein d'un organisme à l'aide de documents, Exercice : Étudier un spectre d’absorption photosynthétique d’un végétal, Exercice : Représenter sur un schéma les différents échanges d’énergie au niveau d’une feuille, Exercice : Connaître les étapes du processus de fossilisation. Si l’on prend en compte le rayonnement solaire atteignant notre planète : 30 % est réfléchi par l’atmosphère et par la surface terrestre ; 50 % est absorbé par le sol et le réchauffe. Cette biomasse a été produite grâce à la photosynthèse. Répartition de l’énergie reçue au niveau de la feuille Lorsque la lumière arrive sur une feuille d'une plante, elle peut être diffusée (renvoyée) dans toutes les directions, transmise par transparence ou absorbée. Au sein des cellules radiations vertes par ces pigments explique la couleur verte des feuilles. grâce à l'énergie lumineuse d'origine solaire. La photosynthèse permet aux végétaux de créer leur propre matière organique. Elle se mesure à l’aide d’un satellite avec un radiomètre. L'énergie lumineuse absorbée détermine l'intensité de la photosynthèse. On dit alors qu'ils sont autotrophes. Le rayonnement solaire excite les molécules et particules de l’atmosphère qui réémettent un rayonnement de même longueur d’onde dans toutes les directions. Expérimentalement, on peut montrer que l'intensité photosynthétique évolue comme l'absorption de la lumière, en fonction de la longueur d'onde utilisée. réfléchie dans toutes les directions de l'espace.
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