Température d'équilibre à la surface d'une planète

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La température d'équilibre à la surface d'une planète est la température théorique d'une planète considérée comme un corps noir dont la seule source de chaleur est son étoile parente. Dans ce modèle, la présence ou l'absence d'une atmosphère (et donc de tout effet de serre) n'est pas considérée et l'on traite la température théorique de corps noir comme si elle venait d'une surface idéalisée de la planète.

Certains auteurs utilisent d'autres termes, tels température équivalente de corps noir d'une planète[1] ou température de radiation d'émission effective d'une planète[2]. Des concepts semblables incluent la température moyenne globale et la température de l'air de surface globale moyenne[1] qui incluent les effets de réchauffement climatique.

Calcul de la température de corps noir[modifier | modifier le code]

Si l'irradiation solaire incidente sur la planète (hors de son atmosphère) à sa distance orbitale du Soleil est I0 = Lo / (4 π d2), où Lo est la luminosité du Soleil (3,828 1026 W), et d la distance de la planète au Soleil, la quantité d'énergie absorbée par la planète dépend de son albédo a et de sa section efficace S :

Pour une planète sphérique, la section efficace est .

La puissance irradiée par la planète sous forme de rayonnement thermique dépend de son émissivité et de son aire de surface, selon la loi de Stefan-Boltzmann :

Pout est la puissance irradiée, est l'émissivité, σ est la constante de Stefan–Boltzmann, A l'aire de surface et T la température. Pour une planète sphérique l'aire de surface est .

La température d'équilibre Teq est calculée en posant Pin = Pout pour le cas idéal d'un corps noir, dans lequel l'émissivité est = 1. Donc :

et, avec I0 = Lo / (4 π d2), on a aussi :

Lo est la luminosité du Soleil (3,828 1026 W), et d la distance de la planète au Soleil.

Exemples[modifier | modifier le code]

Comparaison des températures des planètes (dont la découverte est confirmée) qui sont le plus près de celle de la Terre :

Comparaison des températures
Paramètre Mercure Vénus Terre Lune Kepler-22 b Mars
I0, irradiation solaire (W/m2) 9 082,7 2 601,3 1 361,0 1 361,0 586,2
a, albédo de Bond global 0,068 0,770 0,306 0,110 Inconnu 0,250
I0(1-a), irradiation efficace (W/m2) 8 465 598 (*) 944 1 211 439
Teq, température d'équilibre planétaire
en K et en °C
439,6
+166,4°
226,6 (*)
−46,6°
254,0
−19°
270,4
−2,8°
262
−11°
209,8
−63,4°
Avec l'effet de serre
en K et en °C
737
463,9°
288
15°
295
22°
210
−62,8°
Rotation synchrone[3] 3:2 Presque Non Oui Inconnue Non
Références[4],[5],[6]
(*) Note : la basse température d'équilibre pour Vénus est due à son fort albédo, qui fait que seuls 23 %
de l'irradiation solaire sont absorbés, soit 598 W/m2.

Références[modifier | modifier le code]

  1. a et b Wallace, J.M., Hobbs, P.V. (2006).
  2. Stull, R. (2000).
  3. à l'étoile primaire.
  4. (en) « NASA, Mars: Facts & Figures » (consulté le ).
  5. (en) Mallama, A., Wang, D. et Howard, R.A., « Venus phase function and forward scattering from H2SO4 », Icarus, vol. 182, no 1,‎ , p. 10–22 (DOI 10.1016/j.icarus.2005.12.014, Bibcode 2006Icar..182...10M)
  6. (en) Mallama, A., « The magnitude and albedo of Mars », Icarus, vol. 192, no 2,‎ , p. 404–416 (DOI 10.1016/j.icarus.2007.07.011, Bibcode 2007Icar..192..404M).

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]