albédo

L'albédo est le rapport entre la lumière ou le rayonnement électromagnétique réfléchi par une surface et la quantité totale qui la frappe. Une surface parfaitement noire a un albédo de 0 ; un miroir parfait a un albédo de 1. En pratique, les albédos varient considérablement : la neige fraîche se situe entre 0,8 et 0,9, le béton entre 0,3 et 0,4, et l'asphalte entre 0,05 et 0,1. Le terme vient du latin albus, qui signifie blanc, et il est utilisé en science optique depuis le XIXe siècle.

En imagerie et en télédétection, la mesure de l'albédo est essentielle. Les instruments satellitaires mesurent l'albédo de la surface de la Terre pour suivre les changements de la couverture glaciaire, de la végétation et des îlots de chaleur urbains. Différentes bandes spectrales ont des albédos différents : une surface peut réfléchir 40 % de la lumière visible mais seulement 20 % du proche infrarouge. Cette variation explique pourquoi les systèmes d'imagerie multispectrale séparent leurs mesures en plages de longueurs d'onde distinctes.

L'albédo dépend de la texture de la surface, de la composition du matériau et de la longueur d'onde du rayonnement incident. Une surface rugueuse a généralement un albédo plus faible qu'une surface lisse du même matériau, car la rugosité crée des ombres et de multiples réflexions internes qui piègent la lumière. L'oxydation, l'altération et la contamination réduisent toutes l'albédo en assombrissant les surfaces et en augmentant l'absorption de la lumière. Les étalons de calibration dans les laboratoires d'optique utilisent des matériaux avec des albédos connus et stables : la poudre de sulfate de baryum, par exemple, maintient un albédo proche de 0,97 sur l'ensemble du spectre visible et proche infrarouge.

L'albédo dans la conception des systèmes

Les instruments optiques doivent tenir compte des pertes d'albédo dans leurs chemins optiques. Un système avec cinq surfaces optiques, chacune avec un albédo de 0,98, ne retient qu'environ 90 % de sa lumière incidente ; le reste est perdu par réflexion à chaque interface. Les revêtements antireflets réduisent cette perte en faisant correspondre les indices de réfraction entre les matériaux, abaissant ainsi efficacement l'albédo de l'interface elle-même. En imagerie thermique, les surfaces à albédo élevé apparaissent plus froides que celles à faible albédo à la même température physique, car elles réfléchissent plus de rayonnement incident.

Dans l'installation de panneaux solaires et la gestion thermique, l'albédo du sol et des surfaces proches est très important. Un panneau monté au-dessus d'une surface à albédo élevé reçoit de la lumière et de la chaleur réfléchies supplémentaires, ce qui améliore la production électrique mais augmente la température de fonctionnement. Inversement, les matériaux de toiture sombres à faible albédo absorbent plus de chaleur et augmentent les charges de refroidissement des bâtiments. Les installations industrielles utilisent la cartographie de l'albédo pour optimiser le placement des capteurs et prédire les interférences de lumière parasite dans les systèmes optiques de précision.