Éclairage public solaire à Carabane

Eclairage public solaire le long de larges allées à Carabane (Casamance, Sénégal).

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Ensoleillement en Europe

Carte de l'ensoleillement en Europe (SolarGIS 2011) : moyenne d'avril 2004 à mars 2010. L’ensoleillement, en météorologie, est le temps pendant lequel un lieu est exposé au soleil. L’ensoleillement peut se mesurer pour différentes durées : une journée, un mois, une année, etc. On utilise un héliographe pour enregistrer cette mesure. L’éclairement d’un lieu est soumis à de nombreux paramètres : astronomiques (heures de lever et de coucher du soleil), topographiques, météorologiques (nuages, brouillard), naturels (végétation, faune) ou encore humains (bâtiments, passage de véhicules…).

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Ensoleillement en France

Carte de l'ensoleillement en France métropolitaine : "Irradiation Globale Horizontale en France, SolarGIS 2011" (moyenne de la somme annuelle, de 2004 à 2010). Les estimations climatologiques de l’ensoleillement sont importantes en agrométéorologie ou pour la mise en œuvre de production d’énergie solaire (thermique ou photovoltaïque) ; elles jouent également un rôle notable pour l’appréciation de l’attrait touristique d’une région. On estime également qu’un ensoleillement trop faible pourrait être un des facteurs de la « dépression saisonnière » qui touche certaines personnes en automne et en hiver.

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Entre Terre et Soleil

Illustration légendée en anglais, à l'échelle, de la distance séparant la Terre et le Soleil (Sun = Soleil ; Earth = Terre ; Moon = Lune) soit 150 000 000 km. La lumière solaire met environ 8 minutes et 19 secondes à atteindre la Terre.

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Le spectre électromagnétique

Proposition d'illustration du spectre électromagnétique, le spectre visible correspond aux couleurs en bas du schéma. La lumière visible, appelée aussi spectre visible ou spectre optique est la partie du spectre électromagnétique qui est visible pour l'œil humain. Il n'y a aucune limite exacte au spectre visible : l'œil adapté à la lumière possède généralement une sensibilité maximale à la lumière de longueur d'onde d'environ 550 nm, ce qui correspond à une couleur jaune-verte. Généralement, on considère que la réponse de l'œil couvre les longueurs d'ondes de 380 nm à 780 nm bien qu'une gamme de 400 nm à 700 nm soit plus commune. Les fréquences correspondantes vont de 350 à 750 THz (10¹² Hz). Cette gamme de longueur d'onde est importante pour le monde vivant car des longueurs d'ondes plus courtes que 380 nm endommageraient la structure des molécules organiques tandis que celles plus longues que 720 nm seraient absorbées par l'eau, constituant abondant du vivant. Ces extrêmes correspondent respectivement aux couleurs violet et rouge. Cependant, l'œil peut avoir une certaine réponse visuelle dans des gammes de longueurs d'onde encore plus larges. Les longueurs d'onde dans la gamme visible pour l'œil occupent la majeure partie de la fenêtre optique, une gamme des longueurs d'onde qui sont facilement transmises par l'atmosphère de la Terre.

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Lumière du soleil

Photo du soleil vu de la terre.

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Passage à l'heure d'hiver

Passage de l'heure d'été à l'heure normale, l'horloge est retardée d'une heure, le dernier dimanche du mois d'octobre : l’heure d’hiver correspond, dans les pays pratiquant le changement d’heure, à l’heure légale appliquée dans les mois correspondant à l’hiver dans l’hémisphère nord. Le régime de l’heure d’hiver consiste à repasser à l’heure qui avait cours avant le passage à l’heure d’été, en retranchant soixante minutes à l’heure légale au début de la période hivernale. Pour l’Europe (sauf Islande), la période s’étend du dernier dimanche d’octobre au dernier dimanche de mars. Pour l’Amérique du Nord, cette période hivernale débute dans la nuit du dernier dimanche d’octobre tandis que le retour à l’heure d’été se fait le premier dimanche d’avril. Depuis 2007, les États-Unis et le Canada effectuent le passage à l’heure d’été le deuxième dimanche de mars et le retour à l’heure d’hiver le premier dimanche de novembre, à 2 heures HE (heure de l'Est), sauf Terre-Neuve à 1 heure du matin.

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Randonnée à l'aube

Randonnée à l'aube dans le comté du wiltshire, juste avant le "lever du soleil", photo prise après une journée et une nuit de pluie.

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Soleil

Photo du soleil

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Soleil

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Anémone des bois

Planche N°3 de l'Atlas des Plantes de France de Masclef : Anémone des bois (Anemone nemorosa). Du grec anemos : « vent » et du latin nemorosus : « des bois »), c' est une plante herbacée pérenne de la famille des renonculacées, typique des sous-bois dans les zones tempérées et fraiches de l'hémisphère nord (holarctique). L'anémone des bois forme des tapis qui peuvent être denses en sous-bois, en fleurs en mars-avril. Cette plante à un cycle végétatif précoce, qui lui permet de profiter de la lumière avant que les feuillages des arbres obscurcissent les sous-bois. Les fleurs blanches à blanc-rose suivent la course du soleil, ce qui lui permet probablement de mieux réfléchir les UV solaires et d'être mieux vues par les insectes pollinisateurs. Par temps humide, elles referment leur calice pétaloïde pour protéger leur pollen. Elle est est utilisée en friction locale, contre les rhumatismes. Comme les autres anémones, elle est toxique, en effet 200 mg d'anémonine suffisent à provoquer la mort d'un animal de 10 kg.

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Anneau solaire

Anneau solaire utilisé au XVIIème siècle. Source : Joseph Drecker (1856 - 1931) : Theorie der Sonnenuhren, Vereinigung Wissenschaftlicher Verleger, 1925, Abb. 118. L'anneau de paysan mesure la hauteur du soleil par un point de lumière percé sur une bague coulissante. Cette bague doit être réglée à la date du jour, ce qui modifie la position du point du lumière, et donc la trajectoire du rayon. Ce système permet d'obtenir, dans la majeure partie de l'Europe (entre les latitudes Nord 35° à 55° environ) l'heure solaire avec une précision de l'ordre de 15 à 20 minutes. Au-delà de ces latitudes, la précision se dégrade.

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Crépuscule

Golfe du Morbihan au crépuscule. Si on appelle nuit l'intervalle durant laquelle l'obscurité est totale, il s'agit de la période où l'intensité de la lumière solaire diffusée par les hautes couches de l'atmosphère est inférieure à la luminosité intrinsèque des étoiles. Cet intervalle est séparé du coucher du Soleil le soir par le crépuscule.

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Diffusion de Raleigh et de Mie

Illustration de la diffusion de Raleigh et de Mie sur une particule sphérique. De gauche à droite : intensité de la diffusion Rayleigh, de la diffusion Mie pour de petites particules et de la diffusion Mie pour de grosses particules, en fonction de la direction. L'onde incidente arrive par la gauche. La diffusion par des très petites particules, telles que des molécules, de dimensions inférieures au dixième de la longueur d'onde considérée, est un cas limite appelé diffusion Rayleigh. Pour les particules plus grosses que cette longueur d'onde, on doit prendre en compte la diffusion de Mie dans son intégralité : elle explique dans quelles directions la diffusion est la plus intense, on obtient ainsi un « patron de réémission » qui ressemble à celui des lobes d'émission d'une antenne, avec, dans le cas de grosses particules, un lobe plus intense dans la direction opposée à celle d'où provient l'onde incidente. La diffusion de Mie n'est pas fortement dépendante de la longueur d'onde utilisée comme c'est le cas dans celle de Rayleigh. Elle produit donc une lumière presque blanche lorsque le Soleil illumine de grosses particules dans l'air : c'est cette dispersion qui donne la couleur blanc laiteux à la brume et au brouillard. La couleur du ciel, pendant toute la durée du jour, est provoquée par diffusions Rayleigh et Mie de la lumière solaire dans l'atmosphère. La diffusion Rayleigh provoque les teintes bleues, violettes et vertes du ciel. Les couleurs caractéristiques du lever de soleil sont causées par diffusion de Mie de sa lumière par les particules de poussière, suie, fumée et cendre en suspension dans l'atmosphère : lorsque le Soleil est près de l'horizon, sa lumière traverse une plus grande épaisseur d'atmosphère, elle est donc plus susceptible d'être diffusée.

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Fumeur noir dans l'océan Atlantique

Un fumeur noir dans l'océan Atlantique. Entretenus par l'énergie géothermique, ces orifices hydrothermaux créent des déséquilibres chimiques et thermiques qui peuvent servir de source d'énergie pour la vie : ces sources hydrothermales des océans profonds montrent sur la Terre des formes de vie qui subsistent dans des conditions extrêmes, et privées de lumière solaire.

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Lumière du jour le 2 avril 2005

Capture d'écran du logiciel libre de KDE "kworldclock" (GPL) : lumière du jour sur terre le 2 avril 2005, aux environs de 13h (UTC = Temps Universel Coordonné). La lumière du jour correspond à toutes les formes de lumières provenant du soleil, directe et indirecte (éclairage direct, rayonnement diffus du ciel). La lumière du jour est présente dès que le soleil s’élève au dessus de l'horizon. (Cela est vrai pour plus de 50% de la Terre). Toutefois, l'éclairage extérieur peut varier de 120.000 lux à la lumière directe du soleil à moins de 1 lux lors de cas exceptionnels tels que les éclipses solaire ou encore la présence de poussières ou de cendres volcaniques dans l'atmosphère.

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Matin

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Nimbostratus

Nimbostratus et vol de mouettes. Un nimbostratus est formé de gouttelettes en suspension, parfois surfondues, de gouttes de pluie, de flocons de neige et de cristaux de glace. Il s'étend sur une très grande distance horizontalement et verticalement. Sa grande opacité réduit considérablement le passage de la lumière solaire et l'absence de petites gouttes dans sa partie inférieure donne l'impression qui contient une source lumineuse faible.

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Opacité électromagnétique de l'atmosphère

Opacité électromagnétique (ou transmittance) de l'atmosphère en fonction de la longueur d'onde (jusqu'à 1km). L’absorption optique est une autre propriété importante de l'atmosphère. Différentes molécules absorbent différentes longueurs d'onde de radiations. Par exemple, l'O2 et l'O3 absorbent presque toutes les longueurs d'onde inférieures à 300 nanomètres. L'eau (H2O) absorbe la plupart des longueurs d'onde au-dessus de 700 nm, mais cela dépend de la quantité de vapeur d'eau dans l'atmosphère. Quand une molécule absorbe un photon, cela accroît son énergie. Quand les spectres d'absorption des gaz de l'atmosphère sont combinés, il reste des « fenêtres » de faible opacité, autorisant le passage de certaines bandes lumineuses. La fenêtre optique va d'environ 300 nm (ultraviolet-C) jusqu'aux longueurs d'onde que les humains peuvent voir, la lumière visible (communément appelé lumière), à environ 400–700 nm et continue jusqu'aux infrarouges vers environ 1100 nm. Il y a aussi des fenêtres atmosphériques et radios qui transmettent certaines ondes infrarouges et radio sur des longueurs d'onde plus importantes. Par exemple, la fenêtre radio s'étend sur des longueurs d'onde allant de un centimètre à environ onze mètres. Le graphe ci-dessus représente 1-T (exprimé en %) (T:transmittance)

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Phénoménes variés météorologiques en 1856

Phénoménes variés météorologiques de l'atmosphère, L. Preyßinger : "Astronomie populaire en tableaux transparents, Schwäbisch Hall, W. Nitzschke & Brüssel, Kiessling, 1856. 1) Effets des tempêtes sur terre, 2) Effets des ouragans en mer, 3) Trombes, 4) Brouillard, 5) Stratus, 6) Cumulus, 7) Cirrus, 8) Nuages de pluie, 9) Gros cumulus, 10) Pluie, 11) Neige, 12) Neiges perpétuelles, 13) Glacier, 14) Aurore boréale, 15) Arc-en-ciel, 16) Halo, 17) Mirage, 18) Parhélies (halo solaire), 19) Lumière zodiacale, 20) Feu follet, 21) Éclair, 22) Paratonnerre, 23) Étoile filante, 24) Aérolithes.

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Portrait de Fraunhofer

Portrait de Joseph von Fraunhofer, opticien et physicien allemand (1787-1826). Il fut l'inventeur du spectroscope avec lequel il repéra les raies du spectre solaire. il mit au point de nouvelles machines à polir les miroirs et de nouveaux types de verres optiques (le verre flint achromatique), qui apportèrent une amélioration décisive à la qualité des lentilles. Dans son institut d’optique, Fraunhofer ne se contentait pas de polir des lentilles ; il fabriquait entièrement des lunettes astronomiques, avec leur monture. On doit d'ailleurs à Fraunhofer les montures dites « équatoriales ». Aujourd'hui, la plupart des instruments d'amateur sont équipés de ce type de monture.

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Rayons du crépuscule

Rayons du crépuscule : les différentes couleurs sont dues à la dispersion de la lumière produite par l'atmosphère. Quand la lumière traverse l'atmosphère, les photons interagissent avec elle à travers la diffusion des ondes. Si la lumière n'interagit pas avec l'atmosphère, c'est la radiation directe et cela correspond au fait de regarder directement le soleil. Les radiations indirectes concernent la lumière qui est diffusée dans l'atmosphère. Par exemple, lors d'un jour couvert quand les ombres ne sont pas visibles il n'y a pas de radiations directes pour la projeter, la lumière a été diffusée. Un autre exemple, dû à un phénomène appelé la diffusion Rayleigh, les longueurs d'onde les plus courtes (bleu) se diffusent plus aisément que les longueurs d'onde les plus longues (rouge). C'est pourquoi le ciel parait bleu car la lumière bleue est diffusée. C'est aussi la raison pour laquelle les couchers de soleil sont rouges. Parce que le soleil est proche de l'horizon, les rayons solaires traversent plus d'atmosphère que la normale avant d'atteindre l'œil par conséquent toute la lumière bleue a été diffusée, ne laissant que le rouge lors du soleil couchant.

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Spectre d'irradiance solaire

Le Soleil émet un rayonnement électromagnétique dans lequel on trouve notamment les rayons cosmiques, gamma, X, la lumière visible, l’infrarouge, les micro-ondes et les ondes radios en fonction de la fréquence d’émission. Tous ces types de rayonnement électromagnétique émettent de l’énergie. Le niveau d’irradiance (le flux énergétique) arrivant à la surface de la Terre dépend de la longueur d’onde du rayonnement solaire.

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