Qu’est-ce que l’albédo ? Comment ça marche ?

L’albédo est, à l’origine, un mot latin signifiant “blancheur”. C’est le mathématicien-astronome suisse Johann Heinrich Lambert qui démocratise ce terme au XVIIe siècle. Depuis, il est notamment utilisé pour définir un phénomène lumineux qui aide la science à comprendre un peu mieux la nature, et les hommes à s’intégrer plus harmonieusement dans leur environnement.
Ensemble, tentons de comprendre le fonctionnement de l’albédo et son influence sur le cosmos, aussi bien que sur l’urbanisme de nos villes ou la production d’électricité grâce aux énergies renouvelables ! Lunettes de soleil obligatoires pour percer ensemble les mystères de l’albédo ! 😎

Comment définir l’albédo ?

Avant tout, il est important de noter qu’il existe deux albédos. L’albédo de Bond (aussi appelé albédo sphérique, albédo planétaire, ou encore albédo bolométrique), et l’albédo géométrique.

L’albédo de Bond

Pour comprendre le phénomène d’albédo de Bond (du nom de George Phillips Bond, un astronome américain), il suffit de mettre un miroir en plein soleil. La lumière sera alors parfaitement réfléchie par la surface. Ce même phénomène est présent pour tous les corps astronomiques frappés par la lumière du soleil. L’albédo mesure cette capacité à réfléchir la lumière reçue en prenant en compte tous les angles sous lesquels la lumière atteint le corps. C’est donc une échelle qui ne mesure pas une donnée “solide” (comme les dimensions d’une planète par exemple), elle mesure la réflectivité globale d’un astre sur une échelle de 0 à 1 (on parle alors de “grandeur sans dimension”). 🌅

L’albédo géométrique

L’albédo géométrique compare quant à lui l’énergie électromagnétique bolométrique (les rayonnements solaires) reflétée par l’astre (à angle de phase nul) sur une autre, dans les mêmes conditions, avec une surface parfaitement réfléchissante (possédant donc un albédo de 1).

Un peu compliqué tout cela ?

🏃Pas de panique ! C’est l’albédo de Bond qui nous intéresse surtout et le phénomène est facile à appréhender avec quelques exemples. 

🧑‍🏫Pour le moment, il faut retenir une chose essentielle : 

L’albédo de Bond est une valeur définie entre 0 et 1. 

⚫ Un corps noir parfait, qui absorbe totalement la lumière, possède un albédo de 0, on parle alors d’albédo nul.

🪞Un miroir parfait qui est capable de réfléchir 100 % des longueurs d’ondes envoyées par le soleil (ou une autre source de lumière) possède un albédo de 1.

👀 Tout objet ou corps physique qui réfléchit au moins 80 % de la lumière est perçu comme blanc par l’œil humain. De même, tout corps qui réfléchit moins de 3 % de la lumière nous paraît noir. Alors tous-tes daltoniens-nes ?

Une simplification

Parce qu’il est difficile de se replonger dans les cours de physique, le phénomène d’albédo de Bond a été simplifié dans la pratique. Plutôt que l’échelle de 0 à 1, la part de lumière solaire réfléchie par l’objet est quantifiée en pourcentage. 

Dans cette simplification pour l’usage courant, le corps noir parfait possède un albédo de 0 %, le miroir parfait un albédo de 100 %.

Illustration de l’échelle de l’albédo

La théorie est sympathique. Pourtant, rien ne vaut des exemples pour illustrer un phénomène et ses différents degrés sur une échelle. 

❄️ Commençons par la neige. Cette eau sous forme solide est blanche (merci captain obvious), ce qui signifie que son albédo se situe au-dessus de 80 %. Et bien, il se situe plus précisément entre 75 et 90 %. Une neige un peu terne peut paraître légèrement beige, ce qui explique le chiffre en dessous des 80 %. 

🧊La glace n’est pas totalement blanche. On mesure son albédo à 60 % environ.

🏜️Le sable du désert possède un albédo compris entre 25 % et 30 %.

🌋 La lave possède un albédo très faible de 4 %.😶‍🌫️Les nuages sont de parfaits exemples pour illustrer un albédo variable. Selon leur concentration, leur couleur, et leur densité, leur albédo, c’est-à-dire leur capacité à renvoyer une partie de la lumière solaire, ne sera pas la même.

🌐 Sur terre, on considère l’albédo moyen, toutes surfaces confondues, à 30 %.

L’albédo, à quoi ça sert ?

L’albédo est une donnée qui nous aide à comprendre le fonctionnement du cosmos aussi bien que de notre croûte terrestre. Ses applications sont nombreuses en astronomie, en géologie et en planétologie.

L’albédo pour comprendre le climat

Sur terre, ce sont les nuages, les surfaces enneigées et les aérosols (cause de la pollution) qui sont les principaux responsables de l’albédo de la Terre. Cet albédo est donc naturel comme artificiel.

Les parkings, les forêts, les glaciers ou encore les lacs n’ont pas le même albédo, et donc, pas le même impact sur le climat. 

Quel rapport ? Il est simple.

On a tous déjà eu la mauvaise idée de porter un vêtement sombre en plein soleil. Résultat ? Un chauffage naturel car le tissu noir absorbe la lumière, et donc la chaleur avec. Au contraire, porter un t-shirt blanc à la plage, permet de réfléchir quelques-uns des rayons lumineux et ainsi en chasser une partie.

Pour la planète, c’est exactement la même chose ! Les surfaces avec un albédo élevé comme la neige, ou les glaciers vont continuer à refroidir la planète en renvoyant une grande partie du rayonnement solaire. Au contraire, les océans et leur bleu profond absorbent une majorité des rayons solaires et contribuent ainsi à la réchauffer. 

🫠 La fonte des glaces a donc un effet direct sur l’albédo de la terre. Plus l’albédo de la terre sera bas, plus la planète absorbera de rayonnement solaire, et plus elle chauffera.

🌡️ C’est pour cela que l’albédo est une des données qui peut nous renseigner sur la température de la surface de la Terre.

L’albédo, soumis aux activités humaines

L’albédo est donc un phénomène naturel qui peut être influencé par les activités humaines. Remplacer une surface doté d’un albédo haut, rejetant donc une part importante du rayonnement solaire, par un parking en goudron noir (heureusement interdit depuis 1993 à cause de ses propriétés désastreuses sur l’albédo des villes) qui va absorber presque tout le rayonnement solaire, peut avoir de lourdes conséquences, surtout si ce phénomène se multiple partout sur la planète.

La baisse globale de l’albédo est donc en partie une des causes du réchauffement climatique actuel.

Une influence sur l’albédo qui peut aussi être bénéfique

Si les humains possèdent le pouvoir de faire baisser l’albédo, ils peuvent aussi le faire remonter et ainsi tenter de lutter contre le réchauffement climatique !

🇺🇲 A New-York, certains toits ont été recouverts d’une peinture blanche réfléchissante qui a fait baisser la température de ceux-ci de plus de 10 °C ! A Los Angeles, ce sont les trottoirs qui paradent dans un blanc immaculé. Un tel dispositif a permis à la ville de Californie de faire baisser les températures au sol de 6 à 7 °C lors des épisodes de canicule.

🏛️ En Grèce, ce bienfait d’un albédo élevé sur le cadre de vie est connu depuis des millénaires, et c’est pourquoi les toits et murs blancs typiques des îles du pays baignées de soleil, comme pour la ville d’Oia, sur l’île de Santorin, permettent un effet d’albédo élevé. 

🖌️Au Pérou, une expérience consistant à peindre en blanc les surfaces où les glaciers avaient disparu a même porté ses fruits ! Une initiative un peu trop chère cependant pour être testée à grande échelle.

En comprenant mieux l’effet d’albédo sur les surfaces, on peut donc contribuer à lutter contre le réchauffement climatique. Grâce à l’analyse des variations de cet effet, on peut, en plus, tenter de prédire les conséquences du changement climatique, en fonction de l’augmentation ou la diminution de l’albédo.

🏘️ Dans le secteur du bâtiment et de l’urbanisme, l’albédo est un concept clé pour créer des habitations lumineuses et viables énergétiquement. A une plus grande échelle, penser l’albédo d’une ville permet d’empêcher les îlots urbains de chaleur et de diminuer sensiblement la température moyenne au sol.

🌞 Certaines technologies comme les panneaux solaires bifaciaux utilisent l’effet d’albédo pour optimiser la production d’une énergie électrique avec l’énergie solaire. Grâce à ses deux faces équipées de cellules photovoltaïques, le panneau solaire bifacial capte la lumière directe du soleil sur son recto, ainsi que la lumière réfléchie par la surface (ou le sol) derrière, grâce à son verso ! Ce sont donc les deux faces qui produisent pour plus d’énergie verte ! Plus l’albédo de la surface sera élevé, plus le verso du panneau solaire produira de l’électricité !

Le phénomène d’albédo est donc tout autant une donnée à explorer pour mieux comprendre son effet sur la planète, qu’un outil que l’on peut utiliser à bon escient pour augmenter l’albédo global de la planète et ainsi participer efficacement à la lutte contre le réchauffement climatique ! ☀️

Sources :

https://energyeducation.ca/Encyclopedie_Energie/index.php/Alb%C3%A9do

https://www.cea.fr/multimedia/Lists/StaticFiles/animations/HTML5/effet-albedo/albedo/index.html

https://www.ouest-france.fr/leditiondusoir/2022-08-02/qu-est-ce-que-l-effet-d-albedo-cette-solution-non-polluante-qui-permet-de-reduire-la-chaleur-en-ville-3bef491e-7d43-42bf-9f13-54ba7ff18051

https://www.futura-sciences.com/planete/definitions/climatologie-albedo-1023

https://geoconfluences.ens-lyon.fr/informations-scientifiques/dossiers-thematiques/changement-global/articles-scientifiques/rechauffement-climatique-politiques-climatiques