Pour calculer/estimer la température moyenne de l’enveloppe d’une planète (quand elle existe), tentons une approche « calorimétrique ».
On recherche un lien linéaire entre le flux solaire F et la chaleur emmagasinée dans l’enveloppe E : F/E =? constante.
F est proportionnel à l’inverse du carré de la distance au soleil D et à la surface apparente de la planète S et à (1-albédo)
E= ΣCiTi ou Ci est la capacité calorifique de l’élément i et Ti sa température
On va poser E = CmoyTmoy ou Tmoy est la température « moyenne » de l’enveloppe au sens de la calorimétrie.
E/F pp CmoyTmoy DD/S(1-a)
Cmoy/S revient à identifier la capacité calorifique par unité de surface. En première approximation, on peut considérer Cmoy comme proportionnel à la masse. La masse est grossièrement égale pression fois la surface divisée par la pesanteur. D’où Cmoy/s pp à P/g. Le rapport 4 entre Sdisque et Ssphère entre dans la proportion.
E/F serait donc proportionnel à K= Tmoy * P* D*D/g(1-a)
Venus
http://fr.wikipedia.org/wiki/V%C3%A9nus_%28plan%C3%A8te%29
Distance au soleil : 108 E+9 m
Température de surface moyenne : 737 K
Pression : 90 atm = 9 E+6 Pa
Pesanteur g = 8,87 m/s2
Albédo = 0,65
Kvenus = 2,5 E+30 K kgm2
Terre
http://fr.wikipedia.org/wiki/Terre
Distance au soleil : 150 E+9 km
Température de surface moyenne : 288 K
Pression (la mer : 3000 m) : 300atm = 3 E+7 Pa
Pesanteur g = 9,81 m/s2
Albédo = 0,3
Kterre = 2,8 E+30 K kgm2
Mars
http://fr.wikipedia.org/wiki/Mars_%28plan%C3%A8te%29
Distance au soleil : 228 E+9 m
Température de surface moyenne : 210 K
Pression de l’atmosphère : 800 Pa. Il faut ajouter la calotte martienne. => 1400 Pa.
Pesanteur g = 3,69 m/s2
Albédo = 0,15
Kmars = 0,005 E+30 K kg m2
Titan
C’est le seul autre corps a avoir une atmosphère dense (et pas de chaleur interne significative)
Distance au soleil : 1420 E+9 m
Température de surface moyenne : 94 K.
Pression de l’atmosphère : 1,6 E+5 Pa.
Pesanteur g = 1,35 m/s2
Albédo = 0,2
Ktitan = 2,8 E+30 K kg m2
Si l’on excepte Mars dont l’atmosphère est vraiment peu dense, les valeurs sont proches. Il n’y a pas de « mystère » de la chaleur de Vénus (elle serait plutôt trop froide).
Le calcul a été effectué en prenant une « température de surface moyenne ». Il faudrait prendre une température moyenne (plus basse). Elle est difficile a estimée. Mais on pressent que ce calcule engendre un déficit encore plus important pour Vénus.
Cela peut s’expliquer par l’absence de « liquide » sur Vénus : en pratique la capacité calorifique de l’eau liquide est plus élevé donc pour la terre F/E est plus faible. Quid de Titan ?
