L'absence d'une atmosphère suffisante, par conséquent d'un réchauffement minimal dû à l'effet de serre, combinée à son éloignement par rapport au Soleil, fait de Mars un endroit très froid.
Les seuls phénomènes climatiques importants à se produire sur Mars sont les tempêtes de poussière et les vents violents. Ces tempêtes peuvent faire écran au Soleil pendant de très longues périodes, parfois durant de nombreuses semaines.
Y a-t-il suffisamment de lumière naturelle sur Mars pour y faire pousser des végétaux, tels que des tomates, s'ils sont protégés dans des serres adaptées, ou devra-t-on chauffer artificiellement les serres?
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Les deux schémas ci-dessous illustrent le spectre solaire, tel qu'on le perçoit à partir de la Terre et à partir de Mars.
Au-delà de l'atmosphère terrestre, le rayonnement solaire est légèrement supérieur à 1300 W/m2 (1300 watts par mètre carré). L'atmosphère terrestre n'est pas parfaitement transparente à la lumière du Soleil, et environ le quart du rayonnement est absorbé ou diffusé avant d'atteindre la surface de la Terre.
À la surface de la Terre, lorsque le Soleil surplombe nos têtes à midi (par temps clair et sec), le rayonnement solaire est réduit à environ 1000 W/m2 (1000 watts par mètre carré). Cette valeur varie beaucoup selon la quantité de poussière ou d'humidité dans l'atmosphère.
Sur Mars, le rayonnement solaire est de 590 W/m2 (590 watts par mètre carré) à midi heure locale, lorsque le Soleil surplombe la planète.
Toutes ces mesures sont prises lorsque la lumière incidente est perpendiculaire à la surface absorbante. Bien sûr, si la lumière du Soleil touche la surface à un angle, moins d'énergie est reçue (par mètre carré) à la surface.
Les deux particularités à distinguer sur ces images sont les suivantes :
Le rayonnement solaire maximal sur Mars est d'environ 590 W/m2, contre 1000 W/m2 à la surface de la Terre.
Lorsque le Soleil se trouve à aussi peu que 36o au-dessus de l'horizon, l'intensité du Soleil sur une partie horizontale de la surface de la Terre est de 590 W/m2.
Par exemple, l'intensité maximale du Soleil de midi (heure locale) sur Mars, le Soleil surplombant la planète, est à peu près équivalente à l'intensité du Soleil sur Terre à midi un 15 février, à Saint-Hubert, au Québec (siège social de l'Agence spatiale canadienne).
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Le tableau de gauche compare l'intensité du Soleil sur Mars à l'intensité du Soleil à l'endroit où vous vous trouvez sur Terre.
Le graphique comporte la date (le mois de l'année) ainsi que la latitude.
Peu importe la date ou la latitude, vous pouvez déterminer si l'intensité du Soleil sur Terre est inférieure ou supérieure à l'intensité du Soleil sur Mars.
Dans la zone ombragée (bleu-vert), le rayonnement solaire sur Terre n'excède jamais 590 W/m2 (le rayonnement solaire maximal sur Mars).
Dans la zone plus pâle (jaune), le rayonnement solaire sur Terre excède 590 W/m2 pendant au moins une partie de la journée.
Sur la ligne rouge entre les deux zones ombragées, l'intensité de la lumière du Soleil sur Terre atteint exactement 590 W/m2 pendant seulement quelques instants (à midi, heure locale).
Les particularités du sol de l'île Devon ressemblent à s'y méprendre à celles du sol martien.
À un peu plus de 75°N, l'île Devon reçoit un rayonnement solaire semblable à celui de l'équateur martien. Vous pouvez vérifier ce fait en repérant les conditions d'ensoleillement sur Terre à 75° N sur le graphique ci-dessus.
À l'exception d'une brève période en juin, l'intensité du Soleil sur l'île Devon n'excède jamais l'intensité solaire sur Mars.
Y a-t-il suffisamment d'ensoleillement sur l'île Devon pour y faire pousser des tomates? Les tomates pousseraient-elles dans une serre sur l'île Devon ou devrions-nous emmagasiner l'énergie solaire dans des batteries et la «concentrer» à l'aide de chaleur et de lumière artificielles?
Faire pousser des tomates à l'aide d'énergie solaire concentréeBien que l'intensité lumineuse (près de midi heure locale seulement) sur l'île Devon soit semblable à celle prévue à l'équateur martien, la durée d'ensoleillement à cette période est de 24 heures par jour en raison de sa haute latitude (au-delà du cercle polaire arctique). Sur Mars, près de l'équateur, la durée du jour est d'environ 12 heures, suivi d'environ 12 heures d'obscurité. Une serre martienne devrait donc être très bien isolée pour résister aux grandes chutes de température nocturnes. Il se pourrait que la chaleur de la serre durant la journée combinée à un chauffage et à un éclairage électriques d'appoint durant la nuit parviennent à créer un environnement favorisant la croissance des végétaux sur Mars. Cependant, recueillir et emmagasiner l'énergie solaire est un procédé assez inefficace. Une partie importante de l'énergie captée est perdue sous forme de chaleur bien avant d'être convertie en énergie lumineuse pour la croissance des plantes. |
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À l'aide du graphique comparant l'intensité solaire sur Terre à l'intensité solaire sur Mars, choisir une période de 6 à 8 semaines (à votre latitude) durant laquelle l'intensité solaire est inférieure à celle que l'on retrouve à l'équateur martien.
Planifier une expérience visant à faire pousser des tomates en utilisant seulement la lumière naturelle disponible durant cette période.
Voici quelques méthodes proposées :
Suivre les étapes du processus scientifique.
