Comprendre l’effet d’atmosphère /2
A la lumière de tout cela, il peut être compris que l’équation d’équilibre radiatif que nous avons utilisée ne nous dit rien par elle-même de l’endroit où nous devons nous rendre pour localiser réellement cette température d’équilibre. Tout ce que nous savons c’est que, quelque part dans le système intégré de la surface plus l’atmosphère, la température d’équilibre s’établit toute seule dans quelque lieu moyen. Avec une meilleure compréhension des lois de la thermodynamique, cependant, nous pouvons vraiment avoir cette réponse. Mais d’abord, bien sûr, nous devons comprendre quelques concepts thermodynamiques.
Prenons un barreau solide d’or à une température stable de 255K ou –18°C. La distribution des atomes dans le barreau est homogène, ce qui signifie qu’ils sont répartis au hasard dans le barreau et que la densité est complètement homogène, partout dans le barreau. Quand nous disons que le barreau est à –18°C, cela signifie en terme de thermodynamique que c’est la température moyenne, ou la plus commune des atomes dans le barreau. Si le barreau émettait des radiations thermiques comme un corps noir, alors le spectre de cette radiation aurait un pic maximum d’intensité correspondant à –18°C. Cependant, cela ne signifie pas que chaque atome dans le barreau vibre avec une énergie correspondant à –18°C ; c’est seulement le taux de vibrations moyen ou le plus commun. Ce qui se produit réellement c’est qu’il y a des atomes répartis au hasard qui vibrent plus vite et d’autres plus lentement. Ce qui correspond, pour ces atomes à des températures plus élevées et plus faibles, et qu’ils émettent respectivement des radiations thermiques plus hautes et plus basses. Maintenant, les atomes qui spontanément vibrant plus vite et plus lentement sont distribués dans l’espace, le temps et l’identité complètement au hasard et donc vous ne pourrez jamais distinguer les atomes qui vibrent plus vite et ceux qui le font plus lentement. Cela se produit seulement au hasard car dans un très grand nombre d’atomes vibrant tous à la fois, certains rebondiront plus vite et certains moins. Ce sont les atomes plus rapides et plus lents qui émettent la radiation thermique des fréquences plus élevées et plus courtes autour du pic de –18°C du spectre du corps noir. Même si vous pouviez faire en sorte que chacun des atomes d’un barreau d’or vibre exactement au même rythme que les autres et à la même température – ce qui mathématiquement serait appelé une « fonction de distribution delta » – en quelques millisecondes la distribution se reconstruirait de telle sorte que l’émission de radiations thermiques corresponde au spectre du corps noir.
Donc à l’inverse du barreau d’or, la compression gravitationnelle du gaz de l’atmosphère crée qualitativement une distribution des températures. Dans le barreau d’or nous ne pouvions pas identifier quand, où, ou lesquels des atomes seraient plus chauds ou plus froids que l’atmosphère. Dans l’atmosphère cependant, nous pouvons identifier où sont les plus chauds et les plus froids : les plus chauds sont à la base, les plus froids au sommet, en moyenne pondérée par le volume et la densité. La chose vraiment agréable avec la thermodynamique est que vous pouvez utiliser les équations les plus simples pour prédire l’état de systèmes complexes, comme nous l’avons vu pour la température d’équilibre thermodynamique du système surface + atmosphère terrestre. Le calcul correspond parfaitement à l’observation. Nous pouvons faire exactement la même chose pour la distribution des température d’un gaz dans un champ gravitationnel.
Bernnard (#49), oui et alors…ce n’est pas un corps noir…cela rayonne comme un corps noir..en outre nous ne parlons que de la surface du soleil….
..
5800°?
pas partout par exemple..et pourtant …
je m’oppose juste au raisonnement qui viendrait du second principe….du genre on ajoute un corps noir autour du soleil…. pour moi pas moyen que ça atteigne un équilibre tant que des réactions nucléaires ont lieu… et surtout la température de surface du soleil sera modifiée…. il se refroidira moins vite.
En fait là encore je vous engage à regarder spencer ..qui a fait un petit article là dessus.
Titoune (#47),
Bob ne pinaille pas du tout sur l’appellation d’un phénomène, mais sur une expression absolument erronée de caille folle qui dénote une inculture linguistique ou scientifique de sa part. Quand on conteste des gens sérieux (qui peuvent néanmoins se tromper) il vaut mieux réfléchir à ce qu’on dit avant de le dire. Caille folle n’a pas volé sa volée de bois vert !
Laurent berthod,
Je ne faisais pas allusion à ce qu’a dit Caille folle mais à la définition de l’effet de serre dénoncé par G&T (lesquels dénient clairement un effet radiatif atmosphérique quel que soit son appellation).
Titoune (#53),
Absolument pas, vous mentez.
Nobody (#54)
Les deux mentent car ils ne savent pas de quoi ils parlent.
Ils ne font que régurgiter les tombereaux d’imbécillités déversés par les Cook-the-crook, Romm, Olivier le petitout de T&V, Rabbet-Halpern qui a reçu avec ses petits copains une sacrée déculottée et une humiliation majuscule, et d’autres obsédés du RCA parce qu’ils en vivent et en vivent très bien.
Suivez leur pognon ! vous comprendrez tout.
Nobody
Lisez donc l’article….( heuh correctement et pas avec votre vue biaisée).
Titoune (#56),
C’est bien parce que je l’ai lu, entièrement et attentivement, que je dis que vous mentez.
Si vous ne mentiez pas, vous pourriez quoter la phrase de l’article (en indiquant le chapitre ou on la trouve) dans laquelle G ou T explicitement « dénient clairement un effet radiatif atmosphérique »
Hors vous ne le pouvez pas, parce qu’une telle phrase n’existe pas dans l’article: donc vous mentez… (CQFD).
Titoune, Nobody,
Tout le monde a compris. Merci d'arrêter sur ce sujet.
Bob (#29), Bob (#46), Laurent Berthod (#52),
Certes, j’ai écrit mon dernier commentaire un peu rapidement. Les 33 K représentent un ordre de grandeur de la différence entre température sans effet de serre et avec, et non la valeur sans effet de serre. Toute personne qui s’intéresse à la discussion le sait.
Comme je disais, c’est un ordre de grandeur calculé avec un calcul simple (il existe peut être des calculs plus chiadés, je ne suis pas aller vérifier).
L’argument principal de votre Kramm (qui discute des valeurs quantitatives, pas l’existence de l’effet de serre), c’est que la température effective et la température moyenne sont deux grandeurs différentes à cause de l’hétérogénéité de la distribution de température. La moyenne de la racine 4e de la moyenne de T^4^ est supérieure à T moyen si sa distribution n’est pas homogène, nous disent les maths. Pour un flux de 396Wm-2 (équivalent au flux émis par la surface, valeur de la figure 15), et un corps noir, la température d’émission (comparable à une température effective car a le même sens physique) est de 289K ((flux/sigmaSB)^0.25^) soit 34 K de plus que la température effective sans effet de serre (255K), le reste étant inchangé. Si on rajoute un epsilon pour l’émissivité (inférieur à 1) et qu’on le suppose constant alors la différence des températures est multipliées par 1/epsilon^4^, soit augmentée (d’un pouième).
Comme Tmoy est inférieure à moy(T^4^)^0.25^, alors la différence entre Tmoy avec effet de serre et Tmoy sans effet de serre est supérieur à la différence entre Tmoy avec effet de serre et Teff sans effet de serre (les 33K, dans le cas de la Terre). Et ça marche très bien pour la Lune: Teff est supérieur à Tmoy, voir les valeurs de papier de votre Kramm.
Supérieur à 33K, c’est en effet différent de 33K, mais on s’en fiche car c’est un ordre de grandeur.
On s’en fiche même complètement car que ce soit pour un modèle de climat ou un modèle régional, aucune de ces valeurs n’est un paramètre d’entrée du modèle et aucune des hypothèses discutées n’est faite, pour des raisons évidentes: ces modèles résolvent explicitement la température horizontalement et verticalement (ils ne sont pas 0-D, la température est locale). De plus, les modèles de transfert radiatif y sont infiniment plus compliqué et sont validés (flux, raies spectrales, etc).
Ces hypothèses ne sont pas utilisées dans les modèles les plus sophistiqués utilisés pour étudier le climat, contrairement à ce que vos commentaires sous-entendent.
Et hormis quelques mythomanes qui se comptent sur les doigts d’une main et publient dans des revues pourries, personne ne remet en cause l’effet de serre planétaire.
caille folle (#59),
Décidément !
Un ordre de grandeur, c’est une puissance de 10.
Par exemple,
1=(10^0),
10 =(10^1) ,
100 =(10^2) etc.
33 n’est pas un ordre de grandeur.
L’ordre de grandeur de 33 c’est 10.
Normalement, on apprend ça au collège (en quatrième).
http://www.mathox.net/quatriemes_puissances.html
Pour essayer de parler comme les scientifiques, il faut être capable d’utiliser leur langage avec précision.
Le reste ne vaut guère mieux.
Du blabla internet.
Examinons une colonne d’atmosphère de base 1 m², située à la surface de la terre, en un endroit où la température est mesurée à 15° C. On peut situer la température moyenne de cette colonne aux environs de son centre de gravité, qui se situe à l’altitude où la pression est de 506 hectopascals, soit vers 5 km. On constate qu’à ce niveau, la température est de l’ordre de -18° C.
La base de cette colonne, constituée de la surface terrestre chauffée par les rayons solaires, tend à se refroidir. Elle le fait par rayonnement infrarouge, certes, mais aussi par conduction (chocs des molécules d’air), et par évaporation de l’humidité qu’elle contient. La surface n’apparait donc pas se comporter tout à fait en corps noir, et un coefficient d’émissivité inférieur à un doit lui être appliquée.
Le rayonnement émis par la surface sera très vite capté par des gaz tels que la vapeur d’eau, le dioxyde de carbone, etc. Seuls s’échappent les rayons dont la fréquence ne correspond pas au spectre d’absorption des ces différents gaz. Au voisinage de la surface terrestre, les molécules d’air sont, en moyenne, 17 fois plus nombreuses que celles de dioxyde de carbone. Or la plage d’absorption de la vapeur d’eau est bien plus large en longueurs d’onde que celle du CO2, et elle recouvre largement cette dernière. La plus grande partie du rayonnement absorbé le sera par H2O. Dans tous les cas, toutes les longueurs d’onde absorbables le sont effectivement en un espace d’une dizaine de mètres au dessus de la surface. Augmenter la concentration en CO2 ne change donc rien, puisque nous avons déjà plus de gaz absorbants qu’il ne faut pour absorber toute l’énergie absorbable.
Une molécule de H2O ou de CO2 qui vient d’absorber un photon se trouve dans un état d’excitation, qu’elle va perdre, soit en réémettant un photon identique en fin d’excitation, soit en échangeant son énergie avec des molécules d’air qui viennent la heurter. une molécule d’air subit quelques milliards de chocs par seconde, en basse altitude, alors que le temps nécessaire à la réémission d’un photon absorbé se mesure en microsecondes. C’est assez long pour que la molécule subisse plusieurs milliers de chocs. C’est dire qu’au voisinage de la surface, les molécules de gaz transmettent leur énergie par conduction, et non par radiation.
Les conditions propices à une réémission, et donc à la manifestation du phénomène qu’on a affublé du vocable d’effet de serre, ne peuvent donc se trouver qu’en haute altitude, là où l’air très peu dense, et où la vitesse des molécules est bien plus lente, parce qu’elles sont bien plus froide qu’à l’altitude du sol. Il n’y a aucune chance de voir ces photons réémis revenir à la surface, car ils sont, soit absorbés par une molécule d’eau, de CO2, de CH4, etc., soit ils s’échappent vers l’espace.
Au dessus de la surface, donc, le rayonnement infrarouge réchauffent les molécules de vapeur d’eau et d’autres gaz absorbants, qui à leur tour communiquent leurs calories aux molécules voisines pour réaliser ce que les physiciens appellent un équilibre local de température. Ces petits volumes d’air réchauffés se dilatent, perdent de la densité, subissent la force d’Archimède qui les fait monter en altitude, pendant que de l’air plus froid viennent prendre leur place. C’est l’amorce du mouvement de convection qui permet de répartir la chaleur captée du soleil par la surface sur la partie de la colonne d’air se situant dans la tropopause, haute d’une douzaine de kilomètres sous nos latitudes.
Les climatologues adeptes de l’orthodoxie du GIEC accordent donc une importance très exagérée aux phénomènes radiatifs dans la formation des températures à la surface et dans la tropopause. Ces phénomènes radiatifs apparaissent utiles pour l’étude de la stratosphère, où les notions d’équilibre local de température et de convection n’ont plus aucune importance.
Pour les anglicistes désireux d’approfondir tout cela, je recommande l’ouvrage des russes Sorokhtine, Chillingar et Kiliuk, « Global Warming and Global Cooling: Evolution of Climate on Earth ».
erratum 3ème paragraphe:
« les molécules d’air sont, en moyenne, 17 fois plus nombreuses que celles de dioxyde de carbone ».
Lire:
« les molécules de vapeur d’eau sont, en moyenne, 17 fois plus nombreuses que celles de dioxyde de carbone ».
Bob
http://fr.wikipedia.org/wiki/Ordre_de_grandeur
Mieux ici:
http://science-for-everyone.ov.....59558.html
Bob (#60)
J’aime quand l’un enfonce l’autre !
extraits des deux sites proposés pour vous éviter d’aller les lire. Ils n’apprennent rien à quiconque a le moindre vernis scientifique
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