Merci pour votre commentaire auquel je n’ai rien à ajouter car je ne suis pas compétent pour discuter de la théorie MEGA

Effectivement je pensais à la vapeur d’eau et au CO2 et faisait évidemment abstraction du développement de la vie puisque le cas imaginé est complètement hypothétique.

Merci pour tous ces articles et échanges qui donnent sérieusement à réfléchir. Si cette science acceptait la discussion et la contradiction, tous ces doutes auraient levés depuis longtemps et, pour avoir pas mal cherché, j’ai vraiment l’impression que ce n’est pas le cas et que les fondations de cette science du climat sont bien fragiles.

Cordialement.

Merc pour votre réponse, Profeseur

Un autre question que je me pose : si la terre avait une atmosphère sans gaz à effet de serre (et donc sans océans, mers, lacs..), que se passerait-il?

On peut imaginer que l’atmosphère serait transparente au rayonnement, autant visible qu’infrarouge. Toutefois, il y aurait également une partie de l’énergie reçue du soleil qui serait dissipée par convection et finirait par s’élever en altitude donnant lieu à une circulation dans l’atmosphère. Il faudra bien trouver un moyen d’évacuer cette chaleur vers l’espace pour que l’atmosphère se stabilise à une température d’équilibre. Or, comment faire puisque l’azote et l’oxygène ne rayonnent qu’à de plus hautes fréquences? Est-ce que le moyen ne serait pas que l’atmosphère se réchauffe et transmette cette chaleur par conduction à la terre qui elle-même se réchaufferait, reproduisant ainsi un simili « effet de serre »?

Qu’en pensez-vous?

Meilleures salutations.

Alain Hess

L’analogie ne me semble PAS valable car les jauges de Pirani ont été conçues spécifiquement pour mesurer la variation de conductivité d’un mince filament en fonction de la fréquence des collisions avec les molécules du gaz dont on veut mesurer la pression. Pour limiter le rayonnement le filament est très mince et n’est pas incandescent.

Outre les limitations à l’usage de la formule de Stefan-Boltzmann rappelées dans ma réponse à votre précédent commentaire il est évident qu’elle ne peut PAS s’appliquer à des molécules individuelles puisque, comme l’équation de Planck, elle concerne l’émittance hémisphérique à partir d‘une surface.

J’ai encore une question : certains ont donné comme illustration du problème de répartition de la dissipation de chaleur entre rayonnement et convection les sondes Pirani utilisées pour la mesure de pression dans la technique du vide. Dans ce cas particulier, la convection évacue nettement mieux la chaleur que le rayonnement. Ils y voient une preuve qu’on ne peut pas utiliser l’équation de Stefan-Boltzmann pour le système terre-atmosphère . Pensez-vous que c’est une bonne analogie?

Cordialement.

Alain Hess

Merci pour votre commentaire qui me permet d’attirer l’attention sur les erreurs commises par les partisans d’un « effet de serre » qui se manifesterait sous forme d’une « back radiation ».

Le rayonnement thermique d’un corps noir idéal sous vide et à l‘équilibre thermique peut être décrit par l’équation de Planck. Dans ces conditions seulement la formule de Stefan-Boltzmann qui en est dérivée peut être utilisée. Elle est bidirectionnelle : on peut déduire la température du corps émetteur à partir de la puissance émise et inversement. C’est ainsi, par exemple, que peut être déterminée la température de surface des planètes du système solaire.

En toute rigueur, l’équation de Planck et la formule de Stefan-Boltzmann ne peuvent être utilisées que si le rayonnement thermique est le seul mécanisme d’échange énergétique. Elles ne peuvent donc PAS s’appliquer à la Terre où la convection de l’air et l’évaporation de l’eau des océans contribuent de manière prépondérante au bilan énergétique. Si les satellites détectent au sommet de l’atmosphère terrestre l’émission sous forme de rayonnement de 240 W/m2 on ne peut PAS en déduire, par application de la formule de Stefan-Boltzmann, que sans « effet de serre » la température de la surface terrestre serait 255 K (-18°C). De même, le fait que la température « globale moyenne » de la Terre soit 288 K (15°C) ne permet PAS d’en déduire que sans atmosphère le flux radiatif émis par la Terre serait de 390 W/m2 et que la différence de 150 W/m2 entre ces deux valeurs serait la manifestation d’une « back radiation » due au CO2.

Comme je l’explique dans la note http://www.science-climat-energie.be/2020/12/11/leffet-de-serre-et-le-bilan-energetique-de-la-terre/ seulement 6 % des 240 W/m2 détectés par les satellites proviennent directement de la surface terrestre, le reste provient des couches supérieures de la troposphère à des températures bien plus basses. D’autre part, la surface terrestre ne reçoit que 50 % des 342 W/m2 apportés par le rayonnement solaire au sommet de l’atmosphère et, pour maintenir son équilibre thermique, ne devrait PAS dissiper 390 W/m2 mais seulement 171 W/m2.

Pourquoi cette polarisation sur les transferts radiatifs ?

Parce que le système Terre-Atmosphère étant, au sens de la thermodynamique, un système « fermé » ne peut échanger que du rayonnement avec le reste de l’univers. Le problème fondamental, si on s’intéresse au bilan énergétique du système Terre-Atmosphère, est : par quel mécanisme ? Certains climatologues utilisent encore une fois l’équation de Stefan-Boltzmann en assimilant des molécules individuelles à des corps noir. J’ai évoqué ce problème en réponse à un de vos précédent commentaire. Je pense que c’est une erreur et je formule une autre hypothèse au paragraphe 4.3 de la référence ci-dessus (Origine du rayonnement détecté par satellites).

Merci pour la réponse que vous m’avez faite le 18 septembre sous l’article « L’effet de serre et le bilan énergétique de la terre ».Je vous écris cette fois à propos de l’usage de la formule de Sterfan-Boltzmann auquel vos différents articles m’ont rendu attentif.

J’ai lu plusieurs articles sur l’effet de serre et il semble vraiment que les climatologues considèrent que la surface la terre, bien qu’entourée d’une atmosphère, rayonne comme si elle étant dans le vide, ce qui donne 390 W/m2 à 288 K. En d’autres termes, pour calculer la dissipation de l’énergie interne de la terre il faudrait utiliser un principe de superposition du rayonnement dans le vide, de la convection et de l’évaporation. La conservation de l’énergie serait rétablie par la « backradiation ». Tout ça me paraît fou. Il me semble quand même que ces modes de dissipation sont concurrents : la surface de la terre transfère son énergie par convection grâce à l’agitation de ses molécules qui entrent en collisions avec les molécules de l’atmosphère. Il me paraît que c’est cette même agitation des molécules qui émet le rayonnement thermique. Si j’ai bien compris c’est ce que vous exprimez dans cet article ?

J’ajoute qu’étant Ingénieur en Mécanique j’ai été formé au calcul de machines (moteurs, échangeurs, pompes à chaleur, etc..) utilisant les principes de la thermodynamique. A aucun moment on ne faisait recours au rayonnement dans les calculs de transferts de chaleurs et de masse (sauf aux très hautes températures). Le tout donnait un excellent accord avec l’expérience. Pourtant, dès qu’on passe dans le domaine de la climatologie, le mode radiatif devient dominant. Bizarre… Est-ce que là aussi il faut invoquer une « backradiation » qui annule les effets radiatifs des systèmes thermodynamiques?

Tout ça me paraît vraiment étrange, bien que la littérature que j’ai consultée (mais quelle est sa valeur ?) utilise sans vergogne la loi de Stefan-Boltzmann, même quand les modes de transferts de la chaleur sont multiples et simultanés. Qu’est-ce qui m’échappe ?

Cordialement.

Alain

Merci pour votre commentaire.

Je suis d’accord avec vous à condition d’ajouter quelques précisions.

1° Oui, la formule de Stefan-Boltzmann (SB, équation (2) de l’article auquel vous vous référez) n’est pas une conséquence exclusive de l’équation de Planck (reprise sur la fig.1 du même article) pour les raisons que vous mentionnez.

2° Oui, il est légitime dans certains cas d’employer la formule de SB en climatologie à condition de faire preuve de discernement car en toute rigueur elle ne peut être utilisée que si le rayonnement thermique est le seul mécanisme d’échange énergétique. Elle ne peut donc s’appliquer globalement à la Terre où la convection de l’air et l’évaporation de l’eau des océans contribuent de manière prépondérante au bilan énergétique (voir http://www.science-climat-energie.be/2020/12/11/leffet-de-serre-et-le-bilan-energetique-de-la-terre/). Si les satellites détectent au sommet de l’atmosphère l’émission sous forme de rayonnement de 240 W m-2 on ne peut PAS en déduire, par application de la formule de SB, que la surface terrestre devrait être à la température de 255 K (-18°C) car la majeure partie de ce rayonnement ne provient PAS de la surface terrestre. De même, le fait que la température « globale moyenne » de la Terre soit 288 K (15°C) ne permet PAS d’en déduire que le flux radiatif émis par la Terre devrait être de 390 W m-2 car l’énergie reçue du Soleil est dissipée principalement par évaporation de l’eau des océans et PAS par rayonnement. Dans la conclusion de l’article cité ci-dessus je propose que dans les 240 W m-2 détectés par les satellites seulement 9 % (21 W m-2) proviendraient directement de la surface terrestre et 91 % (219 W m-2) de l’émission de fluorescence associée à la condensation de la vapeur d’eau au sommet de la troposphère.