Enseignement scientifique · Première
Le rayonnement solaire : exercices corrigés de 1re
Publié le 7 novembre 2026 · Mis à jour le 7 novembre 2026 · Signaler une erreur
L'essentiel
- Le Soleil envoie dans l'espace des ondes électromagnétiques, que l'on nomme rayonnement solaire, et toutes transportent de l'énergie 3.
- Le maximum d'émission du Soleil se situe dans le visible, entre 0,4 et 0,8 micromètre 3.
- À la surface de la Terre, une partie du rayonnement est réfléchie selon l'albédo, le reste est absorbé et converti en chaleur 3.
- Un corps qui émet un rayonnement perd de l'énergie, un corps qui en reçoit en gagne 3.
- Pour chaque calcul : convertir les unités, écrire la formule, remplacer, conclure avec l'unité.
Comment utiliser ces exercices
Ces exercices te font manipuler les grandeurs du rayonnement solaire : longueurs d'onde, taille du Soleil, part d'énergie réfléchie ou absorbée, énergie reçue par une surface. Ils sont classés du plus simple au plus délicat. Cherche d'abord seul(e), avec une feuille, puis ouvre les indices, et seulement ensuite la correction.
Les trois premiers exercices sont de niveau 1 : ils servent à t'habituer aux ordres de grandeur et aux conversions d'unités. Les deux suivants, de niveau 2, demandent un raisonnement qualitatif ou un calcul de proportion. Les deux derniers, de niveau 3, enchaînent plusieurs étapes et mélangent puissance, durée, énergie et température. Prévois environ une heure en tout si tu veux tout traiter dans le calme.
Les exercices
Exercice 1 Estimer le rayon de la Terre
Les mesures effectuées par le satellite SoHO ont donné un rayon solaire de 696 342 km 4. Le rayon du Soleil représente environ 109 fois celui de la Terre 4.
Calcule une valeur approchée du rayon de la Terre, en kilomètres, arrondie au centième.
Indice 1
Le rayon du Soleil est 109 fois plus grand : il faut donc diviser.
Indice 2
Écris : rayon de la Terre = rayon du Soleil ÷ 109.
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On traduit la phrase : .
On isole le rayon de la Terre : .
On remplace : km.
Le rayon de la Terre est d'environ 6 388,46 km. Comme le rapport 109 est lui-même approché, on retient surtout l'ordre de grandeur : quelques milliers de kilomètres.
Exercice 2 La largeur du domaine visible
Le Soleil émet principalement entre 0,4 et 0,8 micromètre 3. On rappelle que .
Quelle est la largeur de cet intervalle, exprimée en nanomètres ?
Indice 1
Commence par convertir les deux bornes en nanomètres.
Indice 2
La largeur d'un intervalle est la différence entre sa borne haute et sa borne basse.
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Borne basse : nm.
Borne haute : nm.
Largeur : nm.
L'intervalle où le Soleil émet surtout s'étend sur 400 nm, de 400 nm à 800 nm. Le nanomètre est l'unité la plus pratique pour parler de lumière visible.
Exercice 3 Précision d'une mesure du rayon solaire
Le résultat mesuré avec SoHO est de 696 342 km avec une incertitude de 65 km 4.
Calcule l'incertitude relative, c'est-à-dire le rapport de l'incertitude à la valeur mesurée, en pourcentage. Arrondis à près.
Indice 1
Incertitude relative = incertitude ÷ valeur mesurée.
Indice 2
Multiplie par 100 pour obtenir un pourcentage.
Voir la correction pas à pas
On écrit le rapport : .
On calcule : .
On multiplie par 100 : environ .
L'incertitude relative vaut environ 0,00933 % : la mesure est extrêmement précise. Une valeur est exploitable quand on connaît aussi la marge d'erreur qui l'accompagne.
Exercice 4 Qui gagne, qui perd de l'énergie ?
Un galet sombre est posé sur le sable. En plein jour, il reçoit le rayonnement du Soleil. Une fois la nuit tombée, il n'en reçoit plus.
- Que devient l'énergie du galet en plein jour, par rapport à son rayonnement émis ? Que se passe-t-il à la tombée de la nuit ?
- Comment la température du galet évolue-t-elle dans chaque cas ?
- Quelle est la forme d'énergie dans laquelle le rayonnement absorbé est converti ?
Indice 1
Rappelle-toi qu'un corps qui reçoit un rayonnement gagne de l'énergie, et qu'un corps qui en émet en perd 3.
Indice 2
La nuit, le galet continue d'émettre sans rien recevoir du Soleil.
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De jour, le galet reçoit du rayonnement solaire : il absorbe de l'énergie et il en gagne 3.
Le rayonnement absorbé est converti en chaleur 3 : la température du galet augmente.
Le galet émet aussi un rayonnement thermique, ce qui lui fait perdre de l'énergie 3. De jour, le gain l'emporte sur la perte.
La nuit, il n'y a plus de gain venant du Soleil, mais l'émission continue : le galet perd de l'énergie et sa température baisse.
Un objet échange toujours de l'énergie par rayonnement : il en reçoit et il en émet. Sa température monte quand il reçoit plus qu'il n'émet, et baisse dans le cas contraire.
Exercice 5 Part absorbée par une surface
Une surface reçoit une puissance de rayonnement solaire de 1 000 W par mètre carré. Une partie est renvoyée vers l'espace, selon l'albédo de la surface, et le reste est absorbé et converti en chaleur 3.
Dans cet exercice, on appelle albédo la proportion du rayonnement reçu qui est réfléchie. L'albédo de la surface est de 0,3.
Quelle puissance par mètre carré est absorbée par la surface ?
Indice 1
Si 30 % du rayonnement est réfléchi, quelle proportion reste absorbée ?
Indice 2
Multiplie la puissance reçue par cette proportion.
Voir la correction pas à pas
Proportion réfléchie : .
Proportion absorbée : .
Puissance absorbée : W/m².
La surface absorbe 700 W/m² et réfléchit 300 W/m². Plus l'albédo est élevé, moins la surface s'échauffe : c'est pourquoi une surface claire reste plus fraîche qu'une surface sombre.
Exercice 6 Énergie reçue par un panneau solaire thermique
Un panneau de 2 m² reçoit une puissance de 800 W par mètre carré. On suppose que 85 % de cette puissance est absorbée et que l'ensemble est converti en chaleur. Le panneau fonctionne pendant 30 minutes.
Calcule l'énergie absorbée pendant ce temps, en kilowattheures (kWh).
Indice 1
Calcule d'abord la puissance reçue par tout le panneau, puis la part absorbée.
Indice 2
Énergie (kWh) = puissance (kW) × durée (h). Convertis les watts en kilowatts et les minutes en heures.
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Puissance reçue : W.
Puissance absorbée : W, soit kW.
Durée : h.
Énergie : kWh.
Le panneau absorbe 0,68 kWh en une demi-heure. Ce résultat est l'énergie transférée sous forme de chaleur, avant toute perte vers l'extérieur.
Exercice 7 Échauffement de l'eau du panneau
Reprends le panneau de l'exercice précédent : il absorbe 1 360 W pendant 30 minutes. On suppose que toute cette énergie chauffe 20 kg d'eau, sans aucune perte. On donne la capacité thermique massique de l'eau : .
De combien de degrés la température de l'eau augmente-t-elle ? Arrondis au centième.
Indice 1
Convertis la durée en secondes pour obtenir une énergie en joules.
Indice 2
Utilise la relation et isole .
Voir la correction pas à pas
Durée : s.
Énergie en joules : J.
On isole : .
On remplace : K.
La température de l'eau augmente d'environ 29,28 K, soit 29,28 °C d'écart. Dans la réalité, l'échauffement est plus faible car le panneau perd de l'énergie par rayonnement et par contact avec l'air.
Les questions qu'on se pose
Comment savoir si je dois convertir les unités ?
Compare les unités de l'énoncé avec celles de la relation. Si la puissance est en watts et que tu veux des kilowattheures, convertis en kilowatts et en heures. Si tu veux des joules, convertis la durée en secondes.
Quelle différence entre rayonnement réfléchi et rayonnement absorbé ?
Une surface éclairée renvoie une partie du rayonnement : c'est la part réfléchie, qui dépend de l'albédo. L'autre partie est absorbée et convertie en chaleur 3. Les deux parts s'ajoutent pour redonner tout le rayonnement reçu.
Sources
- Documents Éduscol - Enseignement scientifique, eduscol.education.fr. Consulté le 7 novembre 2026.
- Questions de physique autour de l'énergie solaire, CEA (Commissariat à l'Énergie Atomique). Consulté le 7 novembre 2026.
- Rayonnement solaire, Wikipédia. Consulté le 7 novembre 2026.
- Rayon solaire, Wikipédia. Consulté le 7 novembre 2026.
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