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La puissance solaire reçue par la Terre

Posté par
lele1603
31-10-19 à 09:49

Bonjour

J'ai un exercice à faire en enseignement scientifique  j'aurai besoin de savoir si mes réponses sont exactes. Merci de votre aide et vos explications.
Voici le sujet :
Jupiter est la planète la plus grosse du système solaire (rayon : 69 900 km), elle devrait donc capter une grande proportion de rayonnement solaire émis.Mars est une planète plus petite (rayon : 3390 km) mais elle est plus proche du Soleil :227.9 millions de km alors que la distance entre Jupiter et le Soleil est de 778.5 millions de km.

1) Calculer la surface des sphères sur lesquelles se répartit l'énergie solaire au niveau de Mars et au niveau de Jupiter.

2)Calculer et comparer la puissance  solaire reçue par chaque planète.

3) Calculer la puissance moyenne solaire reçue par mètre carré par les planètes (les assimiler à des sphères parfaites).

4) Expliquer pourquoi la température moyenne sur Jupiter est plus faible que sur Mars.



1) Calculer la surface des sphères sur lesquelles se répartit l'énergie solaire au niveau de Mars et au niveau de Jupiter.

Voici ma réponse
Surface de la sphère : 4
Au niveau de Mars :
4 d² = 4 x (227.9 x 10 puissance 6)² = 6,52 x 10 puissance 17 km²

Au niveau de Jupiter :
4 d²= 4 x (778.5 x 10 puissance 6) = 7,61  x 10 puissance 18 km²

Merci de me dire si cette réponse est juste pour la question 1.

Posté par
krinn Correcteur
re : La puissance solaire reçue par la Terre 31-10-19 à 17:23

bonsoir,

1) si on ne garde que 3 chiffres significatifs:
Au niveau de Mars : 6,53 x 1017km2
Au niveau de Jupiter : 7,62 x 1018km2

Posté par
lele1603
re : La puissance solaire reçue par la Terre 01-11-19 à 07:02

OK Merci
Pour la deuxième question pouvez vous me dire si cela est exacte

2)Calculer et comparer la puissance  solaire reçue par chaque planète.
Puissance solaire reçue pour chaque planète = P tst (émise par le Soleil) x r²/43390²/4  x (227.9 x 10 puissance 6)²=5,68 x 10 puissance 50 W
Pour Jupiter
= 3.86 x 10 puissance 26 x 69 900²/ 4 x (778.5  x 10 puissance 6)² = 2.82  x 10 puissance 54 W

5.68 x 10 puissance 50 W2.82 x 10 puissance54 W MarsJupiter
Donc la puissance solaire reçue par Jupiter est supérieure à celle reçue par Mars

Est ce que ceci est juste ? Merci de votre réponse

Posté par
krinn Correcteur
re : La puissance solaire reçue par la Terre 01-11-19 à 11:18

Tu alignes des calculs sans expliquer la façon de calculer cette puissance solaire reçue par une planète de rayon r située à la distance d du soleil
La formule est elle donnée dans l'énoncé?

Posté par
lele1603
re : La puissance solaire reçue par la Terre 01-11-19 à 18:42

Pour la question c'est notre professeur qui nous dit de procéder ainsi.

Par contre pouvez vous m'aider à faire la question 3, me dire comment procéder ?
Je vous remercie.

3) Calculer la puissance moyenne solaire reçue par mètre carré par les planètes (les assimiler à des sphères parfaites).

Posté par
krinn Correcteur
re : La puissance solaire reçue par la Terre 01-11-19 à 19:09

3) la surface S des planète est connue
Mais attention, seule une moitié est éclairée donc il ne faut retenir que ... dans le calcul

Posté par
lele1603
re : La puissance solaire reçue par la Terre 01-11-19 à 20:28

Effectivement, je connais la surface de la sphère pour Mars et Jupiter:
mars: 6.52*10 puissance 17
Jupiter: 7.61*10 puissance 18
Etant donné que la moitié est éclairée il suffit donc que je divise ces 2 résultats par deux ?
Mais à la base je dois calculer la puissance solaire par mètre carré alors pourquoi je devrai procéder ainsi et comment je sais que seulement la moitié est éclairée au juste ?

Merci

Posté par
krinn Correcteur
re : La puissance solaire reçue par la Terre 01-11-19 à 20:39

Citation :
Effectivement, je connais la surface de la sphère pour Mars et Jupiter:
mars: 6.52*10 puissance 17
Jupiter: 7.61*10 puissance 18


Non, ces valeurs ne correspondent pas a la surface des planètes , elles correspondent à la surface des sphères sur lesquelles se répartit l'énergie solaire au niveau de Mars et au niveau de Jupiter.
Il ne faut pas tout mélanger.

On connaît le rayon des planètes donc qu'elle est leur surface ?

D'autre part, le soleil n'éclaire qu un côté des planète , et il n'en éclaire que la moitié en fait
Éclaire une balle de tennis tenue assez loin d'une lampe de chevet, tu verras...

Posté par
lele1603
re : La puissance solaire reçue par la Terre 01-11-19 à 21:03

surface du disque
donc mars:*3390²=11492100
jupiter:*69900²=4886010000
et après je divise par 2
Est ce que c'est bon ?

Merci

Posté par
krinn Correcteur
re : La puissance solaire reçue par la Terre 01-11-19 à 21:07

Quel disque?
Les planètes ne sont pas plates !
On assimile les planètes à des sphères dans la question 3

Posté par
lele1603
re : La puissance solaire reçue par la Terre 01-11-19 à 22:08

Mais c'est quoi le calcul à faire dans ce cas ?

Merci

Posté par
krinn Correcteur
re : La puissance solaire reçue par la Terre 01-11-19 à 22:21

Calculer la surface d'une sphère de rayon r

Posté par
lele1603
re : La puissance solaire reçue par la Terre 01-11-19 à 22:38

Alors on fait 4
Soit pour mars:4*(3390)²=144413987.7
                      jupiter: 4*(69900)²=6.13*10 puissance 10
Et après je divise par 2 ?

Posté par
krinn Correcteur
re : La puissance solaire reçue par la Terre 01-11-19 à 22:44

Pour mars: S = 144 106 km2
Et pour Jupiter il faut arrondir, donc 6,14 1010km2

Et comme on veut la surface eclairee, on divise par 2 avant de calculer la puissance moyenne reçue par m2

Posté par
lele1603
re : La puissance solaire reçue par la Terre 01-11-19 à 23:31

Donc mars: 144*10 puissance 6/2=72000000
             Jupiter: 6.14*10 puissance 10=3.07*10 puissance 10

Et après comment je calcule la puissance moyenne reçue en m² ?

Merci

Posté par
krinn Correcteur
re : La puissance solaire reçue par la Terre 01-11-19 à 23:48

Il manque encore les unités! C'est 0/20 au bac

Tu reprends le résultat des questions précédentes et tu reflechis.

Posté par
lele1603
re : La puissance solaire reçue par la Terre 02-11-19 à 00:26

Donc mars: 144*10 puissance 6/2=72000000 km²
             Jupiter: 6.14*10 puissance 10=3.07*10 puissance 10 km²

Or je sais que la puissance solaire reçue par Mars est de 5.68*10 puissance 50 W
                                la puissance solaire reçue par Jupiter est de 2.82*10 puissance 54 W

Et ? Est ce que je dois les multiplier entre eux ?
Effectivement grâce à mes réponses précédentes, je connais la formule pour calculer une puissance solaire reçue par une planète mais la on me  demande une moyenne en m² et c'est tout là mon problème. Si je vous demande c'est que j'aimerais comprendre comment procéder.

Merci

Posté par
krinn Correcteur
re : La puissance solaire reçue par la Terre 02-11-19 à 00:44

Une planète reçoit 200W sur une surface de 100m2
Quelle puissance reçoit 1m2 en moyenne?
Forcément moins que 200W ! donc c'est
200/100 ou 200x100?

Mars reçoit une puissance P sur une surface totale S
Donc la puissance moyenne reçue par unité de surface vaut:
P/S ou PxS ?

( Attention aux unités lors du calcul)

Posté par
lele1603
re : La puissance solaire reçue par la Terre 02-11-19 à 11:45

Donc on fait:
Mars:72000000 km²=72*10 puissance 16 m²
Jupiter:3.07*10 puissance 10 km²=3.07* 10 puissance 16 m²

Et après on fait P/S
Mars:5.68*10 puissance 50/72*10 puissance 16=7.88*10 puissance 32 W
Jupiter:2.82*10 puissance 54/3.07* 10 puissance 16=9.18*10 puissance 37 W
Est-ce que c'est bon ?

Merci

Posté par
krinn Correcteur
re : La puissance solaire reçue par la Terre 02-11-19 à 14:53

Pour mars , non
Mars: S éclairée = 72 106km2 = 72 1012 m2

P/S = ...
Attention aux unités, P/S n'est pas exprimé en W mais en ....

Posté par
lele1603
re : La puissance solaire reçue par la Terre 02-11-19 à 15:25

Donc sa fait:
Mars:5.68*10 puissance 50/72*10 puissance 12=7.88*10 puissance 36 W.m²
Jupiter:2.82*10 puissance 54/3.07* 10 puissance 16=9.18*10 puissance 37 W.m²

Est ce que c'est bon ?
Merci

Posté par
krinn Correcteur
re : La puissance solaire reçue par la Terre 02-11-19 à 15:35

L'unité n'est pas W.m2 mais W / m2
Ce sont des W par unité de surface (m2)

Posté par
krinn Correcteur
re : La puissance solaire reçue par la Terre 02-11-19 à 15:50

Le résultat n'est pas celui qui est attendu, les puissances calculées a la question 2) sont donc a revoir
Il faudrait que tu expliques ton calcul fait hier a 07:02

Posté par
lele1603
re : La puissance solaire reçue par la Terre 02-11-19 à 16:10

2)Calculer et comparer la puissance  solaire reçue par chaque planète.
Puissance solaire reçue pour chaque planète = P tot (émise par le Soleil) x r²/4

Soit pour Mars:
=3.86*10 puissance 26*3390²/4  x (227.9 x 10 puissance 6)²=5,68 x 10 puissance 50 W
Pour Jupiter
= 3.86 x 10 puissance 26 x 69 900²/ 4 x  (778.5  x 10 puissance 6)² = 2.82  x 10 puissance 54 W

5.68 x 10 puissance 50 W est inférieur à 2.82 x 10 puissance 54 W
Donc la puissance solaire reçue par Jupiter est supérieure à celle reçue par Mars

C'est faux ?

Merci

Posté par
krinn Correcteur
re : La puissance solaire reçue par la Terre 02-11-19 à 16:27

Oui
De plus tu as déjà calcule 4d2 dans le 1) donc inutile de recommencer ici

Pour mars: Preçue = 3,86 1026 x x 33902 / 6,53 1017 = .... W

Posté par
lele1603
re : La puissance solaire reçue par la Terre 02-11-19 à 17:31

2)Pour mars: P reçue = 3,86 10 puissance 26*   3390 puissance 2 / 6,52 *10 puissance 17 =2.13*10 puissance 50 W
Pour Jupiter:3,86 10 puissance 26*69900 puissance 2 /7.61* 10 puissance 18 =7.78 *10 puissance 53 W

3)Et après je fais:
mars:2.13*10 puissance 50/72*10 puissance 12=2.95 *10 puissance 36 W/m²
Jupiter: 7.78 *10 puissance 53/3.07* 10 puissance 16=2.53*10 puissance 37 W/m²

Est ce que là c'est juste ?
Merci

Posté par
krinn Correcteur
re : La puissance solaire reçue par la Terre 02-11-19 à 18:05

La puissance reçue par les planètes est forcément bcp plus petite que la puissance rayonnée par le soleil ! (3,86 1026W)
Donc trouver 1050W et 1053 W n'est pas possible!

Posté par
lele1603
re : La puissance solaire reçue par la Terre 02-11-19 à 18:17

Mais pourtant quant je tape sur ma calculette c'est ce que j'obtient donc je comprend pas d'ou vient le problème au juste.

Merci

Posté par
krinn Correcteur
re : La puissance solaire reçue par la Terre 02-11-19 à 18:24

Tu tapes mal
Pour mars
Que vaut 3,86 1026 x x 33902

Posté par
lele1603
re : La puissance solaire reçue par la Terre 02-11-19 à 18:41

Bah sa fait 1.39*10 puissance 34
Mais après il faut le diviser par 6.52*10 puissance 17, non ?

Posté par
krinn Correcteur
re : La puissance solaire reçue par la Terre 02-11-19 à 18:44

Oui

Posté par
lele1603
re : La puissance solaire reçue par la Terre 02-11-19 à 18:52

Ah c'est parce que j'ai 2 touches sur ma calculette pour diviser suivant comment je procède j'obtiens des résultats différents, est ce que le bon résultat est 2.13*10 puissance 18 ?

Merci

Posté par
lele1603
re : La puissance solaire reçue par la Terre 02-11-19 à 19:05

Non pardon je me suis trompée sa fait pour mars:2.13*10 puissance 13
                                                                                              Jupiter:7.78*10 puissance 17

Est ce que c'est bon ?

Posté par
krinn Correcteur
re : La puissance solaire reçue par la Terre 02-11-19 à 19:08

Non, 2,13 1016 W

Posté par
lele1603
re : La puissance solaire reçue par la Terre 02-11-19 à 19:18

2)Oui pardon sa fait pour mars:2.13*10 puissance 16 W
                                                    Jupiter:7.78*10 puissance 17 W


Et pour la 3) sa fait donc pour mars: 0.295 W/m²
                                                              Jupiter:25.34 W/m²

Est ce que là c'est bon ?
Merci

Posté par
krinn Correcteur
re : La puissance solaire reçue par la Terre 02-11-19 à 19:26

3) pour mars c'est faux

Posté par
lele1603
re : La puissance solaire reçue par la Terre 02-11-19 à 19:34

bah alors c'est quoi le résultat pour mars ? Et pourquoi c'est faux ?
C'est juste pour Jupiter ?

Merci

Posté par
krinn Correcteur
re : La puissance solaire reçue par la Terre 02-11-19 à 19:47

On doit trouver que

Citation :
la température moyenne sur Jupiter est plus faible que sur Mars.


Donc forcément la puissance moyenne / m2 Sur mars est supérieure à celle de Jupiter

Refais ton calcul

Mars: P/S = 2.13 1016/ 72 1012 = ...

Il va falloir apprendre d'urgence a calculer!

Posté par
lele1603
re : La puissance solaire reçue par la Terre 02-11-19 à 19:56

Mars=295 W/m² ????

Posté par
krinn Correcteur
re : La puissance solaire reçue par la Terre 02-11-19 à 19:59

Enfin!

Posté par
lele1603
re : La puissance solaire reçue par la Terre 02-11-19 à 20:15

Merci

j'ai une dernière question on me demande d'expliquer pourquoi la température moyenne sur Jupiter est plus faible que sur mars.
J'ai répondu que la température moyenne sur Jupiter est plus faible que sur mars car elle est plus éloignée du soleil que mars (mars: 227.9 millions de km et Jupiter: 778.5 millions de km).
Pensez vous que sa suffit comme justification ?

Merci

Posté par
krinn Correcteur
re : La puissance solaire reçue par la Terre 02-11-19 à 20:37

J'ai l'impression que tu n'as pas vraiment bien saisi le sens de tous ces calculs
Si c'était la raison que tu indiques, nul besoin de calculer tout ce bazar!

Ce qui compte c'est la puissance moyenne reçue / m2
C'est ce paramètre qui influe sur la température moyenne

Posté par
lele1603
re : La puissance solaire reçue par la Terre 02-11-19 à 21:17

Donc il suffit de dire qu'en fonction de la puissance solaire moyenne reçue soit 295 W/m² pour mars et 25.34 W/m² pour Jupiter donc on peut voir qu'à partir de ces résultats la température moyenne sur Jupiter est plus faible que sur mars.
Est ce que là c'est bon ?

Merci

Posté par
krinn Correcteur
re : La puissance solaire reçue par la Terre 02-11-19 à 21:31

Oui,mars reçoit par m2 en moyenne plus de puissance solaire que Jupiter ce qui peut expliquer Que la température moyenne sur Jupiter est plus faible que sur mars.

Posté par
lele1603
re : La puissance solaire reçue par la Terre 02-11-19 à 21:43

OK merci beaucoup pour m'avoir aidé ainsi que pour votre patience.



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