Comment calculer précisemment l'épaisseur d'atmosphère...

[Kevinb]

...traversée par un objet dont on connait la hauteur (la valeur de l'angle d'incidence des rayons lumineux par rapport à l'horizon)?

On trouve ci et là que pour une épaisseur e=1 au zénith, on aurait e=35 à l'horizon, ce qui paraît tenir, ou encore des formules simples mais erronées à base de cosinus qui ne prennent pas en compte la rotondité de la terre.

Quelqu'un pour apporter la solution?

[bb98]

Bonjour

 

Quelques informations ici :

 

http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/04/55/21/HTML/plan_htmlsu30.html

 

bons calculs

[Kevinb]

Ben c'est parfait tout ça à première vue. Merci beaucoup Je vais m'y plonger dedans.

[perefog]

en envoyant un ballon stratosphérique équipé d'enregistreurs sonores :un émetteur de Bip et un magnétophone + un altimètre .

quand l'emetteur n entend plus les Bips on est en manque d' air.

 

en prime une caméra horizontale

Quand l' horizon devient sombre-noir on est en dessu des couches d'air

[Kevinb]

Oui perefog, et dans une petite nacelle, on ferait voyager le gorille de ton avatar.

[perefog]

le gorille serait d 'accord

 

Cette expérience a été réalisée, et a marché il y a pas mal d 'année par un collège du 38 .

on était 3 astro équipé pour suivre la montée du ballon

il y avait le matos comme je t ai dit

et en plus une camera verticale..et un autre équipement pour la T°

[ChiCyg]

Kevinb, tu veux connaitre l'effet sur la lumière de la traversée de l'atmosphère pour différentes distances zénithales ? Les astronomes utilisent la notion d'airmass (je ne connais pas la traduction en français). Par définition la valeur de "l'airmass" au zénith au niveau de la mer est 1, augmente avec la distance zénithale et diminue avec l'altitude.

 

Un article très complet, avec des approches de plus en plus précises, mais en anglais, ici : http://en.wikipedia.org/wiki/Airmass

[Kevinb]

Merci beaucoup à tous.

Perefog, ça a du être intéressant à faire tout ça.

Donc en réalité, la rotondité de la Terre ne joue un rôle que pour les 10 derniers degrés, soit pour un objet situé 10° au dessus de la ligne d'horizon, pour le calcul. En gros le simple calcul de la secante de z, avec z l'angle entre le zénith et l'objet, est une bonne approximation pour toute valeur inférieure à 80°, avec des résultats légèrement majorés.

Quelques valeurs , avec la hauteur de l'objet par rapport à l'horizon:

 

Au zénith, soit à 90°, e= 1

A 80°, e= 1,0154

A 70°, e= 1,0641

A 60°, e= 1,1547

A 50°, e= 1,3054

A 40°, e= 1,5557

A 30°, e= 2

A 20°, e= 2,9238

A 10°, e= 5,7

A 5°, e= 10,5

A 0°, e= 35

Modifié 22 janvier 2011 par Kevinb

[Solariste Alain]

Bonjour,

 

 

Désolé, c'est un ancien post, mais le sujet m'intéresse.

 

La fonction "secande de z" c'est bien égal à "1/sin(hauteur angulaire)"?

J'aimerais utiliser une formule qui soit a peu près juste pour des hauteur inférieure à 10°, laquelle puis-je utiliser?

(mes compétences mathématiques sont limitées)

 

Vous me confirmez que je me trompe? Je trouve e=7 en supposant que le rayon de la terre est 12x plus grand que l'épaisseur de l’atmosphère.

 

Je m'intéresse au soleil, vous probablement à l'observation d'étoiles (plus lointaines et de nuit) est-ce que l'on prends en compte la même épaisseur pour atmosphère?

 

Merci d'avance pour vos réponses.

Modifié 8 mars 2016 par Solariste Alain

[Fred_76]

Secande de z ?????

 

Secante(z) c'est déjà mieux...

 

=1/cos(z)

Modifié 8 mars 2016 par Fred_76

[bongibong]

plutôt secante = 1 / cos

[Fred_76]

Oups oui, j'ai lu trop vite ! C'est corrigé !

 

sec(x)=1/cos(x)

cosec(x)=1/sin(x)

cot(x)=1/tan(x)

 

... mais pourquoi diable s'escrimer à utiliser cette notation qui prête tant à confusion !

 

Le page Wiki sur le sujet est très complète sur l'air mass :

https://en.wikipedia.org/wiki/Air_mass_(astronomy)

 

Mais il faut aimer les maths et savoir lire l'anglais.

Modifié 8 mars 2016 par Fred_76

[Solariste Alain]

Merci.

Donc si j'ai bien compris, l'épaisseur de atmosphère fait 9km (selon wikipédia)

et pas 500km comme le dit ce cite de météo:

http://zebulon1er.free.fr/Rayonnement%20solaire%20calculs.htm

 

Vous me confirmez?

 

Les maths et moi, on est moyennement copain...

Modifié 8 mars 2016 par Solariste Alain

[Eric S]

Disons que le gros de l'atmosphère fait 9 km. Au sommet de l'Everest, la pression n'est plus que de 20% du niveau de la mer. Ça veut dire que 80% de la masse de l'atmosphère (et la réfraction qui va avec) est sous toi. Donc, en pratique, on doit pouvoir faire un modèle d'atmosphère avec pression qui décroit linéairement et qui devrait être suffisant pour faire des calculs de réfraction bas sur l'horizon.

 

Après le calcul de réfraction le long de ton axe de vue sur ces couches arrondies risque de ne pas être complètement trivial non plus, même après la linéarisation précédente (genre calcul d'intégrale qui ne va pas se résoudre de manière formelle).

[Solariste Alain]

Ok, donc j'ai peut-être plusieurs calculs à faire.

 

Je m'intéresse plus à l'atténuation et à la diffusion qu'a la réfraction (c'est l'énergie reçue que je veux déterminer)

 

Pour le photovoltaïque, je vais donc me plonger dans le lien de Fred, pour reprendre les mêmes "conventions" qu'eux. Pour le thermique, je ne sais pas si ça sera valable, puisque le spectre utile est un peu plus large.

 

Comme le dit Eric, je vais surement devoir trouver (et comprendre surtout) les relations avec l'altitude, la pression atmosphérique, l'humidité...

 

Je vais m'amuser un peu...

 

J'ai converti "secante (z)" en "1/cos(h)", car Kevin utilisait l'angle par rapport à l'azimut et moi, j’utilise l'angle par rapport à l'horizon, donc décalé de 90°

[Fred_76]

Pour le photovoltaïque, l'encrassement de la surface et les pertes d'efficacité induites par l'âge causeront des écarts de rendement bien supérieurs à la précision des calculs qui tiendront compte de tous les détails de la couche atmosphérique... Une formule simplifiée sera tout aussi significative.

 

Autrement dit, pas besoin de calculer une terme avec une précision de 5 décimales, si on doit l'ajouter à d'autres connus à 1 ou 2 décimales près.

[Solariste Alain]

Tout à fait Fred!

Je ne cherche pas une précision à la décimale pour l'Air Mass.

 

Les modules photovoltaïques au silicium cristallin sont garantis pour une perte de rendement 20% sur 20ans (ou 25%, de mémoire, j'ai un doute). Si les performances sont à la hauteurs des promesses, c'est raisonnable, me semble-t-il.

 

Néanmoins, en France, en hivers, le soleil baisse sous les 10° avant 9h et après 15h (en heure solaire), et j'aurais bien aimé pouvoir estimer l'Air Mass pour une hauteur de 10° voir de 5°, même si cela n'est pas très précis. Pendant les 3 mois d'hivers, le soleil dépasse à peine les 20°.

 

Et je m'intéresse aussi au niveau du solaire thermique, à une chose peu utilisée qu'on appelle un "mur capteur" et ce système sert l’hiver donc, là encore, quand le soleil est bas sur l’horizon. Mon idée par la suite, c'est de me documenter sur les "longueurs d'ondes" qui passent où qui passent pas (en fonction de l'Air Mass), pour déterminer les matériaux les plus rationnels à utiliser (vitrages et "absorbeur")

[Eric S]

Je m'intéresse plus à l'atténuation et à la diffusion qu'a la réfraction (c'est l'énergie reçue que je veux déterminer)

 

L'atténuation, ça doit se trouver assez facilement. On parle aussi d'absorbance ou de transmittance. Ça représente bien le comportant des milieux homogènes (loi de Beer-Lambert). Pour la diffusion, c'est causé par les milieux hétérogènes, genre particules. Typiquement, des micro-gouttes d'eau en suspension. De la brume, du brouillard ou des nuages en résumé. Mais aussi de la poussière, de la pollution aux particules et j'en passe. Ça, c'est plus dur à modéliser.

[Solariste Alain]

@Eric: pour ça, je crois que j'ai trouvé quelque-chose:

http://herve.silve.pagesperso-orange.fr/solaire

J'ai pas encore tout pigé/digéré, mais ça me semble déjà bien

 

Par contre ce qui me manque encore, c'est un truc qui disse en fonction de l'angle du soleil avec l'horizon (ou de l'indice d'AM), comment l'atténuation se répartie entre les infrarouges (proches) et la lumière visible.

 

Avec la bonne valeur de l'épaisseur de l’atmosphère

et le lien Wikipédia (dérivé de celui fournis par Fred)

https://en.wikipedia.org/wiki/Air_mass_%28solar_energy%29

Je retrouve des valeurs qui concordent avec Kevin

[Fred_76]

Tout à fait Fred!

Je ne cherche pas une précision à la décimale pour l'Air Mass.

 

Les modules photovoltaïques au silicium cristallin sont garantis pour une perte de rendement 20% sur 20ans (ou 25%, de mémoire, j'ai un doute). Si les performances sont à la hauteurs des promesses, c'est raisonnable, me semble-t-il.

Si j'ai bien compris les tests faits au LNE, la perte de rendement est plutôt de l'ordre de 30% après 5 ans, en conditions réelles et non en conditions idéales de laboratoire...

[Solariste Alain]

Aie!

ça m'intéresse tu as des infos plus précises là dessus?

(Lien du document, ou/et type des modules PV...)

 

Si c'est du silicium amorphe, c'est pas forcement étonnant (performances fluctuantes 0/-20% au cour de l'année et vieillissement plus rapide). Si c'est du silicium cristallin, ça contredis beaucoup de sources et il faut absolument que je vois ça!

[jmo]

...traversée par un objet dont on connait la hauteur (la valeur de l'angle d'incidence des rayons lumineux par rapport à l'horizon)?

On trouve ci et là que pour une épaisseur e=1 au zénith, on aurait e=35 à l'horizon, ce qui paraît tenir, ou encore des formules simples mais erronées à base de cosinus qui ne prennent pas en compte la rotondité de la terre.

Quelqu'un pour apporter la solution?

Le problème est de définir l'épaisseur de l'atmosphère: la pression diminue avec l'altitude, à quelle pression n'est-on plus dans l'atmosphère?

On pourrait dire que l'atmosphère s'arrête où le vent solaire devient prépondérent, mais il varie trop ...

Pas de réponse possible!

[jmo]

Il faut d'abord définir ce qu'on appelle atmosphère: à quelle pression sort-on de l'atmosphère?

On peut dire qu'on en sort quand le vent solaire devient prépondérent, mais il varie trop§

Donc question sans réponse possible

[jmo]

Il faut définir la limite de l'atmosphère

[jmo]

en envoyant un ballon stratosphérique équipé d'enregistreurs sonores :un émetteur de Bip et un magnétophone + un altimètre .

quand l'emetteur n entend plus les Bips on est en manque d' air.

 

en prime une caméra horizontale

Quand l' horizon devient sombre-noir on est en dessu des couches d'air

 

Le ciel devient noir alors qu'il reste encore beaucoup d'air. En effet, la diffusion de la lumière qui fait le ciel bleu est dû à des diffusions incohérentes pendant des collisions.

On peut dire qu'on sort de l'atmosphère quand le vent solaire contient plus de protons que le gaz terrestre, mais ce vent varie tant ...

[Solariste Alain]

En fait, je crois qu'il faut se poser la question différemment et c'est pour ça que je m'étais planté au départ.

 

Jmo, sorti du contexte, ta définition est peut être bonne.

Mais là, ce que l'on cherche c'est épaississeur de l’atmosphère qui à un effet optique notable. Sur Wikipédia, il l'appellent même "épaisseur optique de l’atmosphère".

 

Je crois que l'indice AM est surtout utile en première approximation.

[ChiCyg]

Solariste Alain, cet article de Wikipédia répond peut-être à ta question :

https://en.wikipedia.org/wiki/Air_mass_%28solar_energy%29'>https://https://en.wikipedia.org/wiki/Air_mass_%28solar_energy%29

Malheureusement cet article ainsi que ceux sur "l'air mass" https://en.wikipedia.org/wiki/Air_mass et son incidence en astronomie https://en.wikipedia.org/wiki/Air_mass_%28astronomy%29 ne sont pas traduits, si quelqu'un s'y attelait, ce serait bien

[Solariste Alain]

Salut,

 

On trouve aussi des choses intéressantes en français:

https://fr.wikipedia.org/wiki/Atmosph%C3%A8re_terrestre

 

L'indice AM est surtout utile pour avoir un ordre d'idée et pour comparer rapidement avec les données constructeurs (pas toujours très documentés sur ce sujet).

Donc, comme suggéré par un de nos camarades, l'étape suivante, pour moi, c'est de passer par la pression atmosphérique pour en déduire la diffusion et l’atténuation. là, c'est plus précis. Mais en plus de l'altitude, il me semblerais logique de prendre en compte la saison. Pour le moment, je ne sais pas faire donc je me suis un peu arrêté en chemain.

 

On m'avait parlé aussi de la réfraction. Dans un premier temps, je la croyais négligeable pour mes applications solaires, mais finalement, peut être pas: 20° au lever du jour, c'est pas négligeable.

 

Cela explique d'ailleurs la différence entre les différente heures de lever du soleil, astronomique, civil, maritime...