Bilan C — S12 et S13 · L'effet de serre et nos ressources
L'équilibre dynamique
Pourquoi la température du bocal cesse-t-elle de monter ?
Sous la lampe, la température d'un bocal monte, ralentit, puis cesse de monter.
Elle ne se stabilise pas parce que les échanges se sont arrêtés, mais parce que la puissance reçue est devenue égale à la puissance émise : on parle d'équilibre dynamique. Le bocal continue de recevoir et de rayonner sans arrêt, simplement à la même cadence.
Courbes de température de plusieurs bocaux
Pourquoi le fond du bocal change-t-il le plateau ?
Un fond noir monte plus haut qu'un fond clair, parce que son albédo est plus faible et qu'il absorbe donc une plus grande part de la lumière reçue.
À RETENIR : un bocal couvert ne démontre pas l'effet de serre atmosphérique. Robert Wood l'a montré dès 1909 : un caisson fermé par du verre et un caisson fermé par du sel gemme, pourtant transparent à l'infrarouge, atteignent presque la même température. Une serre est chaude d'abord parce qu'elle empêche l'air chaud de s'échapper. L'atmosphère, elle, n'a aucun couvercle au-dessus d'elle.
Le vrai mécanisme de l'effet de serre
Le vrai mécanisme est radiatif, et il tient en quatre temps.
Absorption du rayonnement par l'atmosphère selon la longueur d'onde
- L'atmosphère est largement transparente au rayonnement visible qui descend du Soleil : il atteint donc le sol et le chauffe.
- La surface terrestre, à 15 °C, rayonne à son tour. La loi de Wien situe son maximum vers 10 µm, c'est-à-dire dans l'infrarouge.
- Or à ces longueurs d'onde, la vapeur d'eau et le dioxyde de carbone absorbent fortement, puis réémettent dans toutes les directions, y compris vers le bas.
- La surface reçoit donc, en plus du Soleil, un rayonnement venu du ciel : elle se stabilise à une température plus élevée que les −18 °C prévus sans atmosphère.
Surface terrestre à 15 °C, soit 288 K :
λ₍max₎ = 2,90 × 10⁻³ ÷ 288 = 1,0 × 10⁻⁵ m = 10 µm
Que se passe-t-il quand on ajoute du CO₂ ?
L'atmosphère devient un peu plus opaque autour de 15 µm : la Terre évacue moins bien, l'égalité reçu = émis est rompue, et la température monte jusqu'à rétablir l'égalité — un cran plus haut.
Nos ressources viennent du Soleil
Frise des temps de formation et de consommation
Presque toute l'énergie que nous utilisons vient du Soleil :
- le vent et le cycle de l'eau sont mis en mouvement par son chauffage inégal ;
- le bois et les aliments viennent de la photosynthèse ;
- le charbon, le pétrole et le gaz ne sont que cette même matière organique enfouie et transformée pendant des dizaines de millions d'années.
Quelles sources font exception ?
Trois seulement : la géothermie, les marées et le nucléaire.
Renouvelable ou non ?
Qu'est-ce qu'une ressource renouvelable ?
Une ressource est dite renouvelable quand son stock se reconstitue à l'échelle d'une vie humaine.
Le bois de chauffage l'est ; le pétrole ne l'est pas. Il a fallu en moyenne 24 tonnes de matière organique ancienne pour un seul litre d'essence, et des centaines de millions d'années pour le fabriquer.
À RETENIR : nous brûlons, en quelques décennies, un stock de lumière solaire accumulé pendant une durée incomparablement plus longue.