Le rayonnement solaire hors atmosphère

Les radiations principales émises par le soleil proviennent d’une zone dont la température est très variable : de 4 500 K au niveau de la couche externe, à 10 000 K à quelques centaines de kilomètres en dessous de la surface apparente. Cependant, il est pratique en première approximation de modéliser l’astre solaire en un point dont la température est de 5755 K. D’un point de vue spectral, Il est pratique également de considérer le soleil équivalent à un corps noir, même si les mesures spectrales extraterrestres ont montré que le spectre du rayonnement solaire global ne correspondait pas à celui d’un radiateur de Planck. En effet, d’une part ce rayonnement provient de diverses zones plus ou moins profondes du soleil, chacune des zones ayant ses propres particularités et, d’autre part, les couches les plus externes (la chromosphère) absorbent une partie de l’énergie émise par des couches plus profondes. Il en résulte un spectre complexe comportant des raies et bandes d’absorption sélective (plus de 25 000 entre le proche infrarouge et le proche ultraviolet). L’irrégularité des périodes de forte activité solaire (apparition de tâches solaires associées aux éruptions chromosphériques) génère un écart au rayonnement habituel, mais ne modifie que fort peu la puissance rayonnée ni même sa distribution spectrale lumineuse ou énergétique, à l’exception de fines raies d’émission.



En termes de recommandations, la Commission Internationale de l’Éclairage a établi un rapport technique relatif au rayonnement solaire. La composition spectrale du rayonnement solaire hors atmosphère peut être assimilée à celle d’un corps noir à 6000K pour des longueurs d’onde supérieures à 1,2 µm (infrarouge). En revanche, dans le visible et surtout dans l’ultraviolet, l’écart est notable. Toutefois, nous pouvons retenir que globalement, la composition spectrale du rayonnement solaire hors atmosphère est répartie de la manière suivante : 9,2% dans l’ultraviolet, 42,4% dans le visible et 48,4% dans l’infrarouge.



En ce qui concerne l’éclairement solaire extraterrestre hors atmosphère (c’est-à-dire incident sur la couche externe de l’atmosphère), les recommandations de la CIE [CIE 85, 1989] donnent les valeurs énergétiques et lumineuses suivantes en fonction du jour de l’année (la distance terre-soleil est prise en considération dans le calcul de la CIE).



Avec :

• E_esno = éclairement énergétique solaire extraterrestre direct normal hors atmosphère,
• E_vsno = éclairement lumineux solaire extraterrestre direct normal hors atmosphère,
• E_esc = constante solaire énergétique = 1367 W/m²,
• E_vsc = constante solaire lumineuse = 133800 Lux,
• J = jour Julien