3. Climat et changement climatique

Rayonnement solaire     (2/4)

Vous avez peut-être remarqué que dans la figure du rayonnement solaire, à la limite extérieure de l'atmosphère terrestre (extraterrestre), la courbe du graphique est très irrégulière, alors que la courbe du graphique du rayonnement du corps noir semble parfaitement lisse. En examinant plus en détail le spectre du rayonnement solaire, nous pouvons constater des différences évidentes entre les deux.

Les raies Fraunhofer

Le rayonnement solaire provenant de la photosphère du soleil, qui contient de la matière d'environ 5900 K, doit traverser les couches extérieures plus froides de l'atmosphère solaire, la chromosphère, avant d'atteindre l'espace. Les atomes et les ions qui y sont déjà présents absorbent le rayonnement à des longueurs d'onde caractéristiques de leurs éléments respectifs. Par conséquent, les longueurs d'onde correspondantes du spectre qui atteint l'espace sont affaiblies. Les atomes et les ions qui ont absorbé le rayonnement libèrent également ce même rayonnement en tombant à un niveau d'énergie inférieur, mais comme les atomes et les ions diffusent le rayonnement dans toutes les directions, il en résulte une perte nette de rayonnement en direction de la Terre.

Les raies d'absorption qui en résultent dans le spectre sont les raies de Fraunhofer, nommées d'après leur découvreur Joseph von Fraunhofer.

Les principales raies de Fraunhofer dans le spectre visible. avec leurs noms choisis par Fraunhofer.
Source: Wikipédia

L'illustration suivante montre le spectre d'un ciel bleu par une journée ensoleillée avec les écarts de luminosité causés par les raies de Fraunhofer.

Spectre de luminosité d'un ciel bleu. Les raies de Fraunhofer sont également marquées. Les indentations marquées par H₂O proviennent de la vapeur d'eau dans l'atmosphère terrestre et ne sont donc pas des raies de Fraunhofer.
Source: Eric Bajart, Wikimedia Commons, modifié.

Sur les deux images, les raies découvertes par Fraunhofer sont marquées des étiquettes historiques qu'il a choisies.