TPE SUR L'ENSOLEILLEMENT DE LA FRANCE ET DANS LE MONDE

« du soleil dans le plan).

!:inclinaison de l'axe de rotation de la Terre entraine un différentiel d'éclairement entre les deux hémisphères .

!:énergie lumineuse reçue est en effet plus importante lorsque la distance est la· plus faible .

Par ailleurs , le parcours de la trajectoire elliptique engendre une variation de la distance Terre-Soleil et de l'angle d'incidence du rayonnement solaire qui se traduit par la succession des saisons.

La quantité d'énergie lumineuse reçue par un point varie donc selon le jour de l'année considéré .

A la distance moyenne du Soleil à la Terre (environ 150 x 106 km), une surface normale exposée au rayonnement solaire (perpendiculaire à ce rayonnement) hors atmosphère reçoit environ 1 367 W fm '.

Cet éclairement est appelée constante solaire .

AHGLE D'INCIDENCE DU IAYONNEMENT SOlAIIE Outre la distance Terre-Soleil.

la quantité d'énergie lumineuse reçue par une surface dépend de l'angle d'lnddence du rayonnement solaire .

On définit l'angle d 'incidence comme l'angle formé par la normale à la surface considérée et la direction objet­ Soleil.

Cet angle va dépendre de quatre facteurs : la position géographique, le moment de l'année , l'heure et la topographie locale (inclinaison du terrain).

La position géographique peut s'exprimer en terme d'angles par rapport au centre de la Terre grace à la,_..« jIll,.. .

La variation de l'angle formé par une surface avec le rayonnement solaire selon le jour de l 'année est mesurée au moyen de la déclinaison .

La déclinaison est l'angle formé entre la direction Terre-Soleil et le plan équatorial de la terre .

Elle varie de +23.45' (en degrés décimaux) au solstice d'été (22 juin) à -23,45' au solstice d'hiver (22 décembre) en passant par la valeur 0 aux équinoxes (21 mars et 23 septembre).

Cette variation de déclinaison est le résultat de l'inclinaison de l'axe des pôles terrestres par rapport au plan de l'écliptique .

La variation due à l'heure du jour est mesurée via l'angle horaire .

Celui-ci mesure le mouvement apparent du Soleil par rapport à midi qui est l'instant où le soleil passe au plan méridien du lieu (zénith) .

Cet angle horaire est compté négatif avant midi.

S 'ajoute aux angles précédemment définis l'orientation de la surface considérée : qu'il s'agisse de topographie naturelle (fi•IK tle r• ~• ..,.,.e incliné ou surface plane) ou de construction humaine (toit plus ou moins pentu), l 'angle formé par la normale de la surface et la direction Terre-Soleil ne sera pas toujours le même .

La résultante de tous ces angles est l'angle d 'incidence du rayonnement solaire sur la surface considérée .

TIAYEIStE DE 1.' IITMOSPHÈIE L'énergie solaire subit une altération par sa traversée de l'atmosphère : seule une partie de cette énergie est disponible au sol.

Cette altération est due à l 'interaction des constituants de l'atmosphère terrestre avec le rayonnement solaire .

La déviation d'un rayonnement par un objet est connue sous le nom de diffusion .

Le rayonnement solaire se décompose en deux parties principales : le rayonnement solaire direct (n'ayant pas interagi avec l'atmosphère) et le rayonnement solaire diffus (dévié par les nuages, les poussières ou les aérosols) .

La somme de ces deux contributions est appelée le rayonnement solaire global.

!:atmosphère terrestre n'est pas homogène .

Sa composition et ses caractéristiques physiques varient d'un endroit à l 'autre .

La majeure partie de la masse atmosphérique est proche de la surface : la pression diminue avec l'altitude .

!:atténuation du rayonnement solaire est moindre pour un air raréfié , ce qui signifie qu'une surface placée au sommet d'une montagne recevra davantage d'énergie solaire .

Outre la pression de l'atmosphère traversée , sa teneur en eau et sa concentration en aérosols ou en poussières sont des paramètres importants dans l'évaluation de l'énergie lumineuse transmise à une surface.

La direction d'Incidence de la lumière joue également un rôle fondamental car elle détermine l'épaisseur d 'atmosphère traversée .

Plus les rayons sont rasants et plus cette épaisseur est importante.

Enfin , la nébulosité ou couverture nuageuse (c 'est-à-dire la fraction du ciel occupée par des nuages) est un facteur déterminant dans le bilan d 'énergie lumineuse reçue par une surface .

DUBE D1NS0LA110111 En moyenne annuelle, la carte d'ensoleillement de la France présente une logique qui suit les latitudes .

En effet , les région s se trouvant dans les plus hautes latitudes reçoivent l'ensoleillement le plus faible .

On constate tout de même une inégalité est-{)uest, en particulier dans le sud où la durée d'insolat ion est notablement accrue par la rareté de la couverture nuageuse .

Au contraire, dans le nord ­ est de la France , le soleil n'est visible que 40 % du temps d'insolation possible .

Pour les raisons astronomiques précédemment exposées , la durée d'Insolation varie au fil des saisons.

Elle est maximale au cours de l'été et minimale en hiver .

À plus grande échelle , les variation s de durée d'ensoleillement sont encore plus importantes .

Le tableau en bas à gauche propose une estimation du nombre moyen d'heures d'ensoleillement pour plusieurs régions de l'hémisphère Nord .

Les données fournies sont les moyennes mensuelles pour deux saisons différentes et la moyenne annuelle .

On remarque un nombre élevé d'heures d'insolation au SIIHtw et en Afrique du Nord, par rapport à la moitié nord de l'Europe .

Il est aussi à noter que les latitudes autour de 20' sont plus ensoleillées que les régions équatoriales car ces dernières sont soumi ses à des précipitations plus importantes .

Dans tous les cas il y a un déficit du nombre d'heures d'insolation réelle , par rapport au nombre d'heures d'insolation possible .

Il est aussi intéressant de noter qu'au-delà du cercle polaire la 1------------....,j-------------l durée d'Insolation est nulle en hiver .

Durées moyennes d'ensoleillement dans l'hémisphère nord selon la période de l'année (en heures) Latitude Nord Janvier Juillet Année ar (cercle polaire) 0 50/100 1200 60' (sud de la Norvége) 50 100/150 1200/1400 50' (nord de la France) 50/100 150/200 1600/1800 40' (Baléares) 100/150 350/400 2600/2800 30' (sud de l'Algérie) 250/300 350/400 3600/3800 20' (centre du Sahara) 300/350 250/300 3600/3800 10' (centre du Nigeria) 250/300 150/200 220 0/2400 0' (Équateur) 200 /250 150/200 1600/1800 Il s 'agit de la nuit polaire : l'inclinaison de la Terre donne lieu à l'alternance de périodes de jour ininterrompu avec des périodes de nuit polaire .

Nous avons évoqué jusqu'Ici tous les paramètres déterminant la quantité de rayonnement solaire reçue par une surface à un instant donné .

Avec l'augmentation des besoins énergétiques , l'énergie solaire constitue un complément de plus en plus intéressant aux énergies fossiles .

En particulier, le soleil constitue une source fiable d'énergie inépu isable .

!:évaluation des ressources en énergie Ensoleillement annuel en France. »