Introduction au rayonnement solaire

Le rayonnement émis par le soleil est le « fournisseur » quasi-unique d'énergie naturelle de la Terre. Il a une influence primordiale sur de très nombreux phénomènes, naturels ou non, et différents aspects de la vie et de la société humaine. Le climat en est un exemple, mais il y en a quantités d'autres, comme la croissance des plantes, la santé humaine, la conception des bâtiments, la production d'énergie, ou bien le vieillissement des matériaux. Ce livre a l'ambition d'aider les nombreux professionnels, ingénieurs, chercheurs, étudiants et autres praticiens, à mieux comprendre le rayonnement solaire. Dans ce but, il introduit les éléments fondamentaux du rayonnement solaire reçu au sol et les mécanismes physiques en jeu. Il comprend de nombreux exemples et de nombreuses illustrations, et quelques équations simples pour calculer les éléments abordés. La première partie décrit la course apparente du soleil dans le ciel vue par un observateur au sol. Le cycle solaire définit le temps : temps solaires moyens et vrais, universels et légaux, durée du jour. Le rayonnement solaire reçu au sommet de l'atmosphère varie au cours du temps en fonction de la distance Terre-soleil essentiellement. Sa distribution spectrale est comprise entre les longueurs d'onde 200 nm et 4000 nm. Environ la moitié de la puissance reçue se situe dans le domaine visible. La deuxième partie décrit comment le rayonnement solaire incident au sommet de l'atmosphère est atténué et modifié dans son trajet descendant vers le sol. Les nuages jouent un rôle prédominant. De manière très générale, si le ciel est limpide, sans aucun nuage, environ 70 à 80 % du rayonnement reçu au sommet de l'atmosphère atteint le sol. La troisième partie traite des mesures et estimations, directes ou indirectes, du rayonnement solaire reçu au sol, que ce soit pour le rayonnement total ou le rayonnement dans un intervalle spectral comme l'ultraviolet (UV), ou la lumière du jour, ou le rayonnement photosynthétiquement actif. Les principaux instruments sont décrits. Des méthodes précises pour le contrôle de la plausibilité des mesures sont présentées.