Le déséquilibre fondamental de la Terre

Un peu de physique

Le déséquilibre fondamental de la Terre désigne la différence entre les quantités d'entropie reçue et émise par la Terre. Celle-ci envoie dans l'Univers une entropie vingt fois supérieure à celle qu'elle reçoit du soleil. Ce déséquilibre est qualifié de fondamental, car c'est grâce à lui que la vie a pu naître, se développer et se maintenir sur Terre.

Pour maintenir leur entropie à un niveau bas (qui correspond à état très ordonné), les organismes vivants ont besoin d'évacuer leur surplus d'entropie, créé par des processus irreversibles, dans l'espace environnant.  Cette entropie excédentaire est emmenée par les photons émis dans l'espace. Ceux-ci permettent à la Terre de rester dans un état quasi-stationnaire où l'énergie et l'entropie demeurent pratiquement constantes.

Il est à noter que, contrairement à l'entropie - qui ne peut qu'augmenter sur Terre, si elle n'est pas évacuée - l'énergie rejetée par la Terre (sous forme de photons) est égale à celle qu'elle reçoit du soleil.  Si ce n'était pas le cas, sa température moyenne ne resterait pas constante.

L'entropie reçue par la Terre est donnée par la relation suivante:

$$\boxed {S_{reçue}={4\sigma \over 3}T_S^3{R_S^2 \over D^2}\pi R_T^2}$$

Où:

$R_S$ est le rayon du soleil (environ 700 000 km),

$R_T$ le rayon de la Terre (6370 km),

$T_S$ la température à la surface externe du soleil (5800 K),

$D$ la distance de la Terre au soleil (150 millions de km),

et $\sigma$ la constante de Stephan $5,67 \cdot 10 ^{-8}W.m^{-2}K^{-4}$ .

L'entropie rayonnée par la Terre s'écrit, quant à elle:

$$\boxed {S_{émise}={4\sigma \over 3} T_T^3 \cdot 4\pi R_T^2}$$

D'où:

$$\boxed {{S_{émise} \over S_{reçue}}={4D^2 \over R_S^2} \left( {T_T \over T_S} \right) ^3={T_S \over T_T} \simeq 20}$$