Qu'est-ce que la puissance radiante?
Le mot «radiant» vient du mot «rayon», que l’on pense être un paquet d’énergie, se propageant en ligne droite d’une source à une cible. Le terme "puissance rayonnante" désigne l'énergie moyenne, durable et électromagnétique (EM) reçue d'une source, naturelle ou artificielle, au fil du temps. Plus la durée d'exposition au rayonnement, ou énergie radiante, est longue, plus la puissance radiante produite est grande. L'énergie radiante ne peut être utilisée que si sa source, son mode de transmission et sa cible, généralement un détecteur ou une centrale, sont stables et durables sur une période donnée.
Les trois parties de la distribution d'énergie radiante - la source, la transmission et la cible - peuvent être illustrées dans un système naturel. Par exemple, la puissance rayonnante des photons du soleil est transmise à la Terre et peut toucher des cibles naturelles telles que les feuilles d’arbres. Le processus de photosynthèse commence, le dioxyde de carbone est converti en glucose et l'arbre développe un stockage d'énergie chimique.
L'énergie électromagnétique entrante peut être transformée au niveau de la cible en d'autres formes d'énergie utilisable. Les municipalités, les maisons et les entreprises utilisent des processus pour exploiter l’énergie provenant de diverses sources d’énergie radiante. Ceci est fait principalement pour produire de l'électricité.
Le soleil est la source de rayonnement électromagnétique la plus proche de la Terre, distribuant une large gamme de paquets d'énergie, appelés quanta, oscillant à différentes fréquences. Plus les paquets oscillent rapidement, plus ils transmettent d'énergie radiante. La désintégration atomique, en raison de la faible force nucléaire, et les interactions atomiques violentes dans l'évolution des étoiles produisent le spectre complet du pouvoir radiatif. Les détecteurs que les astronomes utilisent pour visualiser l'univers utilisent tout le spectre de fréquences EM, mais l'homme, qui ne peut naturellement détecter les radiations que dans le spectre de la lumière, a inventé des technologies permettant d'identifier et d'exploiter les fréquences d'ondes radio, micro-ondes et infrarouges de faible énergie aux rayons X de haute énergie.
Comme la matière se présente dans des emballages plus petits et plus énergiques, elle se transmet dans l’espace intermédiaire de telle manière que si on essayait de trouver sa position, elle ne pourrait l’observer que de manière statistique. Selon les expériences, à peu près de la taille d’un atome d’hydrogène, les paquets d’énergie deviennent non locaux. En d'autres termes, leur emplacement ne peut être déterminé que sous forme de distributions statistiques, la probabilité que le paquet d'énergie soit échantillonné à un endroit ou à une heure spécifique.
Les humains créent des centrales artificielles pour capter l’énergie rayonnante et l’utiliser de différentes manières. L'énergie solaire réchauffe un corps noir, émettant des ondes infrarouges, agitant et chauffant des molécules d'eau destinées à la maison et à l'industrie. Lorsque les ondes lumineuses sont mises en phase, elles fonctionnent comme des lasers pour concentrer la puissance sur de petites surfaces.
Albert Einstein a reçu le prix Nobel de physique de 1921 pour avoir décrit l’effet photoélectrique qui se produit lorsque la lumière frappe un câblage conducteur, provoquant l’écoulement d’électrons dans le métal; le photovoltaïque est né de cette découverte. Les micro-ondes chauffent les aliments grâce à l'interaction des ondes infrarouges rayonnantes avec les molécules d'aliments. Le calcul de la quantité d'insolation du soleil au fil du temps donne aux climatologues une idée de la puissance radiante disponible pour forcer le réchauffement et le refroidissement de la Terre.