Photobucket

 Pourquoi l 'eau est elle transparente?

4/4/2013

Parce qu'elle n'absorbe pas la lumière dans le visible.

 L'absorption est un processus physique qui dépend de la nature chimique du composé. Lorsqu'un photon tombe sur une molécule, il peut exister un des ses électrons et le faire changer de niveau d'énergie. De cette façon la lumière est absorbée.
S'il n'y a pas de différence de niveau d'énergie qui corresponde à l'énergie du photon, alors le photon n'est pas absorbé et continue ça route. C'est le cas de l'eau dans le visible. Et heureusement, sinon nos yeux ne nous serviraient pas à grand chose vu que l'atmosphère est pleine de vapeur d'eau.

Par contre dans d'autres longueurs d'onde et en particulier l'infra-rouge, l'eau devient très absorbante ; ceci explique en particulier son rôle dans l'effet de serre et le réchauffement climatique (qui va produire plus de vapeur d'eau donc plus d'effet de serre, etc.).
Cette propriété par contre est une vraie plaie pour les astronomes IR qui n'ont pu ainsi faire des observations dans tous le domaine IR que depuis l'avènement de l'exploration spatiale. Avant ils étaient restreints à quelques fenêtres dans l'IR.

Interaction du rayonnement solaire avec l'eau

Le rayonnement solaire :

Le rayonnement solaire couvre un ensemble de longueurs d'onde dont certaines ne sont pas perceptibles par l'oeil humain. Seuls les rayonnements qualifiés de "visibles" et correspondant à des couleurs qui vont du violet au rouge sombre (pour des longueurs d'onde de 0,4 à 0,8 
mm) sont détectés par l'oeil. De part et d'autre de ce domaine spectral, le rayonnement solaire comprend des rayonnements ultraviolets de longueur d'onde inférieure à 0,4 mm et infrarouges, de grande longueur d'onde supérieure à 0,8 mm.

spectra.jpg (12961 octets)


Ci-dessus : spectre du visible ; remarque :l'infrarouge et l'ultraviolet s'étendent bien au-delà du schéma.

Pénétration du rayonnement solaire dans l'eau :
spectre1.gif (8985 octets) Le rayonnement solaire est absorbé par l'eau, mais cette absorption n'est pas égale  pour toutes les composantes de la lumière.
Le rayonnement infrarouge est absorbé dans la pellicule de surface de l'eau et sa pénétration se réduit à quelques millimètres.

Le rouge-orangé ne pénètre pas au delà des 5 m de profondeur.

Le vert disparaît entre 30 et 50 m.

C'est le bleu qui est le moins absorbé, et on estime qu'en dessous de 60 m, la vision est monochrome dans le bleu.

L'extinction du rayonnement solaire est totale vers 400 m de profondeur.

Ci-contre : Pénétration du rayonnement solaire dans l'eau ; les pourcentages représentent la fraction d'énergie solaire parvenant à la profondeur considérée.

L'observation des eaux marines ou continentales par télédétection satellitaire :

Pour les zones de grande profondeur (supérieure à 50 ou 100 m), dans le domaine du visible et du proche infrarouge, les eaux marines absorbent pratiquement toute l'énergie solaire, si bien que l'énergie solaire réfléchie vers le capteur du satellite est très faible. Les valeurs radiométriques des pixels correspondants sont donc très faibles. 

Pour les zones de faible profondeur (zones littorales, lacs et rivières), l'interprétation peut être plus complexe.
En effet trois facteurs majeurs interviennent :
        - le domaine de longueur d'onde d'observation
        - la profondeur de l'eau
        - la présence ou non de particules en suspension (turbidité) 

Exemple 1 : eaux claires de faible profondeur (5 à 20 m, par exemple sur fond de sable) : il y a bonne pénétration des rayonnements bleu et vert. Il y aura donc réflexion sur le fond, que l'on pourra détecter sur une image satellitaire acquise dans ce domaine de longueur d'onde.

Exemple 2 : eaux chargées, de faible profondeur : la présence de particules en suspension va réfléchir fortement le rayonnement solaire. On ne pourra voir le fond qui risque d'être confondu avec les turbidités.

Exemple 3 : eaux plus ou moins chargées de très faible profondeur (étang, rivière). Dans ce cas, le rayonnement infrarouge proche très fortement absorbé par l'eau se révèle très utile pour repérer précisément les contours de ces étendues d'eau et les cartographier, par contraste avec les milieux environnants.

 

http://eduscol.education.fr/orbito/pedago/littoral/lh310.htm

 

 

 

Tags : transparente
Category : J'ai lu pour vous | Write a comment | Print

Comments