Crédit photo :Comstock/Getty Images.
La quantité d’énergie solaire qui atteint la Terre est intimement liée à la distance qui sépare la planète du Soleil. Même si la production totale du Soleil a fluctué au cours de son histoire de 4,6 milliards d’années, la géométrie de l’orbite terrestre et l’évolution de sa séparation par rapport au Soleil sont les facteurs dominants contrôlant l’intensité du rayonnement solaire à notre surface. Seule une partie de cette énergie entrante est absorbée; le reste est réfléchi dans l’espace, influençant le climat de la planète.
La loi de l’inverse du carré, pierre angulaire de la physique, stipule que l’intensité d’une source ponctuelle diminue avec le carré de la distance à cette source. Appliqué au rayonnement solaire, cela signifie que si la distance au Soleil était réduite de moitié, l’intensité reçue quadruplerait. Mercure, par exemple, est environ trois fois plus proche du Soleil que la Terre et reçoit par conséquent près de neuf fois le flux solaire qui atteint notre planète.
La première loi de Kepler décrit l’orbite terrestre comme une ellipse et non comme un cercle parfait. En conséquence, la séparation Terre-Soleil oscille entre un maximum (aphélie) d'environ 152 millions de kilomètres et un minimum (périhélie) d'environ 147 millions de kilomètres. Cette variation de distance de 3 % se traduit par une variation comparable de l’énergie solaire arrivant à la surface de la Terre au cours d’une année.
Depuis la fin du XXe siècle, des instruments spatiaux, notamment le moniteur d’irradiance totale embarqué sur le satellite SORCE (Solar Radiation and Climate Experiment), suivent l’irradiance totale du Soleil avec une précision sans précédent. Ces mesures révèlent que la production solaire fluctue sur des échelles de temps allant de quelques minutes à plusieurs millénaires, et que l'activité magnétique solaire (par exemple les taches solaires) est corrélée à des changements modestes mais mesurables de l'irradiance totale.
L'albédo quantifie la fraction de la lumière solaire entrante qu'une surface réfléchit dans l'espace. Elle va de 0 (absorption parfaite) à 1 (réflexion parfaite). L’albédo moyen de la Terre est d’environ 0,39, ce qui signifie qu’environ 39 % de l’énergie solaire incidente est réfléchie, en grande partie par les nuages, la glace et les surfaces terrestres lumineuses. Les variations de la couverture nuageuse, de l'étendue des glaces et des propriétés de la surface terrestre peuvent modifier cette valeur, modulant ainsi l'énergie nette absorbée par la planète.