Albédo
L'albédo, ou albedo (sans accent), est le pouvoir réfléchissant d'une surface, c'est-à-dire le rapport du flux d'énergie lumineuse réfléchie au flux d'énergie lumineuse incidente. C'est une grandeur sans dimension, comparable à la réflectance, mais d'application plus spécifique, utilisée notamment en astronomie, climatologie et géologie.
Étymologie
Le substantif[1] masculin[2] albédo est emprunté[1] - [2] au latin[2] tardif (bas latin)[1] albedo, substantif féminin[3] signifiant blancheur[1] - [4]. Il a été introduit au XVIIIe siècle en optique et en astronomie par le mathématicien et astronome Jean-Henri Lambert.
Définitions
L'albédo, dans sa définition la plus courante dite albédo de Bond, est une valeur comprise entre 0 et 1 : un corps noir parfait, qui absorberait toutes les longueurs d'onde sans en réfléchir aucune, aurait un albédo nul, tandis qu'un miroir parfait, qui réfléchirait toutes les longueurs d'onde, sans en absorber une seule, aurait un albédo égal à 1. D'autres définitions, dont celle de l'albédo géométrique, peuvent donner des valeurs supérieures à 1.
Le terme albédo (en anglais single scattering albedo[5] - [6]) est également utilisé en transfert radiatif pour décrire la part de la diffusion dans l'extinction totale d'un milieu semi-transparent. Il s'agit donc d'une quantité comprise entre 0 (pas de diffusion) et 1 (pas d'absorption).
Mesures
| Type de surface | Albédo de Bond (de 0 à 1) |
|---|---|
| Corps noir parfait | 0,00 |
| Surface de lac | 0,02 à 0,04 |
| Forêt de conifères[7] | 0,05 à 0,15 |
| Forêt de feuillus[7] | 0,15 à 0,20 |
| Surface de la mer | 0,05 à 0,15 |
| Sol sombre | 0,05 à 0,15 |
| Cultures | 0,15 à 0,25 |
| Sable léger et sec | 0,25 à 0,45 |
| Calcaire[8] | 0,40 environ |
| Nuage | 0,50 à 0,80 |
| Glace | 0,60 environ |
| Neige tassée | 0,40 à 0,70 |
| Neige fraîche | 0,75 à 0,90 |
| Miroir parfait | 1,00 |
Dans la pratique, un corps est perçu comme blanc dès qu'il réfléchit au moins 80 % de la lumière d'une source lumineuse blanche. À l'inverse, tout corps réfléchissant moins de 3 % de la lumière incidente paraît noir.
Certaines matières ont un albédo très variable, comme les nuages. En revanche, les corps solides ont bien souvent des albédos fixes, dépendant de leur composition chimique. Par exemple, la lave a un albédo de 0,04, le sable entre 0,25 et 0,30, la glace environ 0,60, la neige (épaisse et fraîche) jusqu'à 0,90. L'albédo moyen terrestre est de 0,30 toutes surfaces confondues. L'appareil qui mesure l'albédo est un albédomètre, composé d'un ou deux pyranomètres.
Usages
Climatologie
L'albédo est l'un des indicateurs renseignant sur la température de la surface de la Terre. C'est un « baromètre » des variations climatiques qui influe sur la connaissance de l'amplitude de l'effet de serre en opposant une rétroaction positive (qui s'autoalimente) sur la température en surface et des océans, en fonction de la variation du volume des glaces.
Le refroidissement d'origine astronomique entraîne une extension des glaces continentales, de l'inlandsis, des glaciers, et donc une augmentation de l'albédo ; la planète réfléchit davantage le rayonnement solaire, en absorbe moins, ce qui amplifie son refroidissement. Le réchauffement a des effets inverses. Ce qui pose un problème aujourd'hui : le réchauffement de la planète fait fondre la banquise polaire, ce qui diminue l'albédo et donc augmente la température de la planète. La planète Terre présente un albédo de Bond de 0,31[9]-0,34[10].
Afin de lutter contre le réchauffement climatique, une piste de recherche consisterait à provoquer à grande échelle des nuages artificiels provoquant une augmentation de l'albédo terrestre[11]. En l'absence de recul et de maîtrise de la technologie, cette piste est cependant repoussée.
Lutte contre la chaleur
La ville de Los Angeles peint certaines chaussées en blanc, ce qui permet de faire baisser la température du sol de 6 ou 7 °C lors des épisodes de forte chaleur ou de canicule[12]. Un dispositif similaire dans la ville de New York consistant à peindre les toits de peinture blanche réfléchissante donne une baisse de température de ces toits allant jusqu'à 15 degrés[13]. Un rapport estime que pour les blocs d'immeubles, peindre en blanc murs et trottoirs permettrait une économie d'énergie liée à la climatisation de 10 à 30 %[14].
Au Pérou, une ONG aidée par le gouvernement et la Banque mondiale a peint les zones libérées par le recul des glaciers à l'aide de chaux et de blanc d'œuf, avec des résultats positifs sur la température et un retour de la glace par endroits. Cependant, au coût de 5 000 $ l'hectare, l'expérimentation n'est pas réalisable à plus grande échelle[15] - [16].
Neutronique
En modélisation de réacteurs nucléaires, l'albédo d'un réflecteur de neutrons décrit sa capacité à restituer au réacteur les neutrons qui tentent de s'échapper.
Astronomie
L'albédo est utilisé en astronomie pour avoir une idée de la composition d'un corps trop froid pour émettre sa propre lumière, en mesurant la réflexion d'une source lumineuse externe, comme le Soleil. On peut différencier ainsi facilement les planètes gazeuses, qui ont un fort albédo, des planètes telluriques qui ont, elles, un albédo faible.
Les astronomes ont affiné cette définition en distinguant d'une part l'albédo de Bond, correspondant à la réflectivité globale d'un objet céleste pour toutes les longueurs d'onde et tous angles de phase confondus, et d'autre part l'albédo géométrique, correspondant au rapport entre l'intensité électromagnétique réfléchie par un astre à angle de phase nul et l'intensité électromagnétique réfléchie à angle de phase nul par une surface équivalente à réflectance idéalement lambertienne (c'est-à-dire isotrope quel que soit l'angle de phase) : conséquences de ces définitions, l'albédo de Bond est toujours compris entre 0 et 1, tandis que l'albédo géométrique peut être supérieur à 1.
Énergétique
Avant d'installer un équipement utilisant l'énergie solaire, il est important de connaître l'éclairement énergétique au niveau du sol, c'est-à-dire la quantité de lumière solaire reçue au sol. Pour cela, une des techniques les plus efficaces est l'utilisation de satellites d'observation terrestre. Le satellite de Météosat de seconde génération est ainsi capable de fournir des mesures précises toutes les 15 minutes sur l'éclairement énergétique au niveau du sol du continent européen.
Le calcul de la luminance au sol intéresse également de nombreux autres domaines, comme :
- l'agriculture (voir évapotranspiration) ;
- l'architecture ;
- l'industrie du plastique, désireuse d'adapter la garantie de ses produits en fonction de l'endroit où ils seront utilisés ;
- la médecine, pour étudier l'impact de la lumière solaire sur la santé, via notamment la luminothérapie.
Notes et références
- « Albédo », dans le Dictionnaire de l'Académie française, sur Centre national de ressources textuelles et lexicales (consulté le 4 janvier 2016).
- Informations lexicographiques et étymologiques de « albédo » dans le Trésor de la langue française informatisé, sur le site du Centre national de ressources textuelles et lexicales (consulté le 4 janvier 2016).
- (la) (fr) Entrée « albedo » [php] dans Félix Gaffiot, Dictionnaire illustré latin-français, Paris, Hachette, (paru le ) [1re éd.], 1702-XVIII p., in-8o (26 cm) (OCLC 798807606, BNF 32138560), p. 94.
- Le Gaffiot, l'adjectif albus, a, um (grec ἀλφός), « blanc mat », opposé à candidus, « blanc éclatant ».
- (en) Michael M. Modest, Radiative Heat Transfer, Academic Press, , 822 p. (ISBN 0-12-503163-7, lire en ligne).
- (en) John R. Howell, R. Siegel et M. Pinar Mengüç, Thermal Radiation Heat Transfer, CRC Press, , 987 p. (ISBN 978-1-4398-9455-2, lire en ligne).
- Jacques Lavabre et Vazken Andréassian, « Eaux et forêts : la forêt, un outil de gestion des eaux ? », albédo conifères et feuillus, p. 48, sur books.google.fr, (consulté le ).
- « André Cailleux, Annales de géographie, année 1974, volume 83, numéro 459, pp. 569-585 : Notes et comptes-rendus - Mesure simple de l'albédo en géographie. », sur Persée (consulté le ).
- (en) « Earth Fact Sheet », sur National Space Science Data Center, NASA (consulté le ).
- (en) George H.A. Cole et Michael M. Woolfson, Planetary Science : The science of planets around stars, Institute Of Physics Publishing, , 508 p. (ISBN 0-7503-0815-X), p. 380.
- Jean-Paul Fritz, « Des nuages artificiels pour sauver la Terre du réchauffement climatique ? », sur Le nouvel obs., (consulté le )
- « Los Angeles : contre la chaleur, pourquoi ne pas peindre les chaussées en blanc ? », sur Le Point, (consulté le )
- Audrey Chauvet, « Les toits de New York repeints en blanc », sur 20 minutes.fr, (consulté le )
- Dominique Pialot, « CO2 : supprimer les voitures, c'est bien, peindre les toits en blanc, c'est mieux », sur La Tribune, (consulté le )
- Jean-Luc Goudet, « Peindre les montagnes en blanc pour refroidir l'atmosphère, ça marche ! », sur futura-sciences, (consulté le )
- AFP, [vidéo] Pérou: peindre les Andes pour freiner la fonte des glaces sur YouTube, 28 juin 2010
Voir aussi
Articles connexes
Liens externes
- Notices dans des dictionnaires ou encyclopédies généralistes :
- « Pourquoi fait-il froid aux pôles ? », animation de la Fondation polaire internationale qui explique l'influence de l'albédo sur la température terrestre.
- « La rétroaction glace-albédo » sur TERMIUM Plus, le site de terminologie du gouvernement canadien, consulté le .