Voici les facteurs clés qui définissent la fenêtre solaire:
1. Absorption et diffusion atmosphérique:
* gaz: Différents gaz dans l'atmosphère absorbent des longueurs d'onde spécifiques de rayonnement. Par exemple, l'ozone absorbe la plupart du rayonnement ultraviolet nocif (UV), tandis que la vapeur d'eau et le dioxyde de carbone absorbent le rayonnement infrarouge.
* aérosols: Ces minuscules particules, comme la poussière, la fumée et le sel de mer, dispersent la lumière du soleil, réduisant la quantité atteignant la surface. L'intensité de diffusion dépend de la taille des particules et de la longueur d'onde du rayonnement.
* Clouds: Les nuages reflètent une partie importante de la lumière du soleil dans l'espace, contribuant à l'albédo terrestre (réflectivité).
2. Plage de longueurs d'onde:
* lumière visible: Cette gamme (environ 400 à 700 nanomètres) passe par l'atmosphère avec une absorption minimale, nous permettant de voir le soleil et de vivre la lumière du jour.
* proche infrarouge (NIR): Une partie de ce rayonnement (700-1400 nanomètres) passe également par l'atmosphère, contribuant au budget énergétique de la Terre.
* ultraviolet (UV): Alors que la majeure partie du rayonnement UV est absorbée par la couche d'ozone, une petite partie (UV-A et UV-B) atteint la surface.
3. Angle solaire:
* L'angle auquel les rayons du soleil ont frappé l'atmosphère terrestre influencent la quantité de rayonnement qui atteint la surface. À des angles plus élevés (plus près de l'équateur), le rayonnement se déplace dans moins d'atmosphère et éprouve moins d'absorption et de diffusion. C'est pourquoi le soleil se sent plus chaud à l'équateur.
4. Heure de la journée et de l'année:
* La longueur de la journée et la position du soleil dans le ciel affectent la quantité de rayonnement solaire reçu. Pendant le solstice d'été, le soleil est à son point le plus élevé du ciel, entraînant des rayonnements plus directs et des heures de clarté plus longues.
5. Emplacement et altitude:
* L'emplacement et l'altitude ont un impact sur l'épaisseur de l'atmosphère que les rayons du soleil doivent pénétrer. Des altitudes plus élevées ont des atmosphères plus minces, permettant à plus de rayonnement d'atteindre la surface. De même, les emplacements plus proches de l'équateur reçoivent un soleil plus direct en raison de l'angle du soleil.
6. Conditions météorologiques:
* Les nuages, le brouillard et les précipitations affectent considérablement la quantité de rayonnement solaire atteignant la surface. Les jours nuageux ont réduit l'énergie solaire par rapport aux jours clairs.
7. Composition atmosphérique:
* Les changements dans la composition atmosphérique, tels que l'augmentation des concentrations de gaz à effet de serre, peuvent modifier la fenêtre solaire. Par exemple, l'augmentation du dioxyde de carbone peut piéger plus de rayonnement infrarouge, contribuant au réchauffement climatique.
Comprendre les facteurs qui définissent la fenêtre solaire est essentiel pour diverses applications, notamment:
* énergie solaire: Concevoir des panneaux solaires pour capturer efficacement les longueurs d'onde dans la fenêtre solaire.
* Climate Science: Étudier l'équilibre énergétique de la Terre et comprendre les impacts des changements atmosphériques.
* Agriculture: Comprendre les effets du rayonnement solaire sur la croissance des plantes et l'optimisation des rendements des cultures.
* Exploration spatiale: Concevoir des vaisseaux spatiaux qui peuvent résister à l'environnement de rayonnement sévère de l'espace.
En considérant ces facteurs, les scientifiques et les ingénieurs peuvent optimiser diverses applications qui reposent sur le rayonnement solaire.
