watt par mètre carré — anatomie de la formuleLe watt par mètre carré (W/m²) est l'unité SI de l'éclairement énergétique ou de la densité de flux thermique — le taux de transfert d'énergie par unité de surface. Il mesure la puissance qui traverse une surface, qu'il s'agisse de la lumière du Soleil frappant la Terre, de la chaleur rayonnée par un objet chaud, ou de l'énergie sonore traversant un plan. En physique, c'est l'unité naturelle pour toute grandeur décrivant l'énergie par temps et par surface, comme l'intensité du rayonnement électromagnétique ou l'intensité acoustique d'une onde.
L'unité découle de l'adoption du watt et du mètre dans le système SI, formalisée au XXe siècle. Le concept d'éclairement énergétique remonte à l'étude du rayonnement au XIXe siècle, mais l'unité spécifique est devenue standard avec le système SI en 1960.
L'unité est dérivée du watt (joule par seconde) divisé par le mètre carré. Pour une onde, l'intensité en W/m² est proportionnelle au carré de l'amplitude (par exemple, le champ électrique de la lumière ou la variation de pression du son). Pour le rayonnement thermique, la loi de Stefan-Boltzmann stipule qu'un corps noir à la température T émet une puissance par surface égale à σT⁴, où σ est la constante de Stefan-Boltzmann, de sorte que l'unité relie directement la température au flux radiatif.
Elle est utilisée en météorologie pour mesurer le rayonnement solaire, en ingénierie pour spécifier les transferts de chaleur dans les bâtiments, en astronomie pour quantifier la luminosité des étoiles par unité de surface, et en médecine pour la dosimétrie des traitements au laser et par ultrasons.
La constante solaire, l'éclairement énergétique moyen de la lumière du Soleil à la distance de la Terre, est d'environ 1361 W/m², ce qui signifie qu'un mètre carré de la surface terrestre face au Soleil reçoit à peu près la puissance d'un four à micro-ondes domestique typique.
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