Le rayonnement

Chaleur et habitat : Le rayonnement

Ce dernier mode de transfert de chaleur est plus difficile à appréhender que les autres mais est aussi sans nul doute le plus passionnant et le plus important, dans le sens ou si les rayonnement n’existaient pas, nous ne serions pas là aujourd’hui. Ce nom peut faire peur et pourtant … certes il existe des formes de rayonnements pouvant être très dangereux pour l’homme, mais ils sont pour la plupart essentiels à la vie sur terre (lumière, chaleur, communication, médecine, ..)

« Le rayonnement est le transfert d’énergie sous forme d’ondes électromagnétiques … » Houlà, ça se gatte déjà … Rassurez-vous, nous éviterons les détails trop techniques.

Les rayonnements qui nous intéressent tout particulièrement ici sont les rayonnements thermiques. Les plus connus sont bien évidemment ceux du soleil, qui parviennent à nous chauffer malgré les quelques 149 millions de kilomètres qui le sépare de la terre. Alors comment cette énergie nous parvient-elle ?

Exemple : La surface de l’eau

Les vagues que nous voyons à la surface de l’eau sont également des ondes mais dites « mécaniques ». Elles se comportent différemment des ondes électromagnétiques mais constituent un des meilleurs exemples de comparaison, puisque visibles à l’oeil nu.

propagation des ondes dans l’eau

Un ballon lâché au dessus de la surface de l’eau va prendre de la vitesse dans sa chute et emmagasiner alors de l’énergie. Au contact de l’eau, cette dernière va absorber cette énergie et la propager autour d’elle sous forme d’ondes. Certaines de ces ondes seront des ondes sonores (dans l’air et dans l’eau) et d’autres se traduiront mécaniquement à la surface de l’eau.

Nous voyons bien que de l’énergie est dispersée, mais peut-on dire pour autant que l’eau se déplace ? Oui et non. Elle va bien être mise en mouvement verticalement mais reviendra à position d’origine. Jugez plutôt …

ondes à la surface de l’eau

En plaçant un autre ballon à proximité, nous constatons que ce dernier ne s’éloigne pas dans le sens de la propagation des ondes. Il se contente de mouvements verticaux. On parle « d’excitation » pour les molécules soumises à des ondes électromagnétiques. Les molécules excitées se frottent, s’entrechoquent générant ainsi de la chaleur, comme en frottant nos mains pour les réchauffer.

Mouvement horizontal du ballon

Seul le vent en surface ou un mouvement horizontal de l’eau aurait fait déplacer notre ballon, et éventuellement tournoyer sur lui-même.

Le rayonnement thermique :

Il était temps me direz-vous ! Les rayonnements thermiques comme tous autres rayonnements peuvent être réfléchis et/ou absorbés par les matériaux, ces derniers devant de plus être situés dans leurs champs de vision.

Plus la surface d’un matériau exposé à des rayonnements thermiques sera lisse et claire, plus il réfléchira les ondes et moins il absorbera de chaleur. A l’inverse, plus sa surface sera poreuse et sombre, plus il aura la capacité d’absorber la chaleur et moins il en réfléchira.

La neige par exemple malgré qu’elle ne soit généralement pas lisse en surface est composée de minuscules particules de glace (eau cristallisée) qui elles ont un haut pouvoir de réflexion. Le manteau neigeux étant on ne peut plus blanc, ce tout forme un magnifique miroir pour nos ondes électromagnétiques. Ceci explique pourquoi malgré de très faibles températures nous puissions autant bronzer en sport d’hiver, et qu’un beau soleil ne fasse pas davantage fondre la neige.

Les routes goudronnées font tout l’inverse ! Très foncées et poreuses, elles absorbent la quasi totalité des rayonnements qui leurs proviennent. Elles accumulent ainsi de fortes quantités de chaleur pour ensuite rayonner à leur tour, vers des éléments plus froids situés dans leur champ de vision. Les mirages que nous pouvons voir sur nos routes l’été témoignent non pas des rayonnements émis par la route mais de la forte quantité de chaleur qu’elle à emmagasinée. (Explications et photos illustrant la formation des mirages).

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