L'ATMOSPHÈRE

L'ATMOSPHÈRE

L’atmosphère est une immense couche de gaz et de poussières qui enveloppe le globe terrestre.

LA COMPOSITION DE L’ATMOSPHÈRE TERRESTRE

Les trois principaux gaz de l’atmosphère (sans tenir compte de la vapeur d’eau) sont l’azote (78,1 %), l’oxygène (20,9 %) et l’argon (0,9 %). Beaucoup d’autres gaz sont présents dans l’atmosphère, mais en quantités extrêmement faibles : le dioxyde de carbone, le néon, l’hélium, le krypton, l’hydrogène, le xénon et l’ozone. Il y a aussi de la vapeur d’eau dans l’atmosphère : entre 1 % (vers les pôles) et 4 % (vers l’équateur).
Par ailleurs, différents types de fines particules (appelées aérosols) sont aussi en suspension dans l’air : poussières provenant de volcans, grains de sable et de sel, pollens, gaz polluants rejetés par les industries, etc. Ces aérosols circulent dans les basses couches de l’atmosphère.

LES DIFFÉRENTES COUCHES DE L’ATMOSPHÈRE TERRESTRE

L’atmosphère est épaisse d’environ 10 000 km. Mais 99 % de sa masse se trouve dans les 30 premiers kilomètres. L’atmosphère est divisée en 5 couches superposées. Chacune de ces couches a des propriétés différentes (épaisseur, température, pression). Depuis la surface de la Terre, ces couches sont :
La troposphère

La troposphère est la couche la plus proche de la surface de la Terre. Sa température diminue de 6,5 °C par km d’altitude. Son épaisseur moyenne est de 13 km. Sa limite supérieure s’appelle la tropopause (température d’environ - 60 °C).
La masse de la troposphère représente 80 % de la masse totale de l’atmosphère, alors que son volume ne représente que 1,5 % du volume total. C’est dans la troposphère que les phénomènes météorologiques (précipitations, tornades, éclairs, etc.) se déroulent.
C’est également là que s’accumulent les gaz polluants issus des activités humaines (industries, transports). Lorsqu’on parle de pollution atmosphérique, il s’agit donc principalement de la pollution de l’air de la troposphère.

La stratosphère

La stratosphère est une couche qui monte jusqu’à une altitude de 50 km (appelée stratopause), où la température est proche de celle de la surface terrestre. La température augmente progressivement dans la stratosphère car la couche d’ozone absorbe le rayonnement solaire (entre 20 et 30 km d’altitude). Le célèbre trou de la couche d’ozone se situe également dans cette couche.

La mésosphère

La mésosphère se situe entre 50 et 80 km d’altitude. La température diminue jusqu’à – 140 °C au niveau de la cime de la mésosphère (appelée mésopause). C’est dans cette couche que les météores brûlent et forment les étoiles filantes.

La thermosphère

La thermosphère s’étend entre 80 et 600 km d’altitude. Les molécules d’air deviennent très rares. Les températures sont très élevées (jusqu’à 1 200 °C). C’est dans la thermosphère que se produisent les aurores polaires (les aurores boréales dans l’hémisphère Nord et les aurores australes dans l’hémisphère Sud).

L’exosphère

L’exosphère s’étend jusqu’à 10 000 km d’altitude, là où s’arrête l’atmosphère et où commence l’espace. C’est dans cette zone que gravitent les satellites artificiels.

LES MOUVEMENTS DE L’AIR DANS L’ATMOSPHÈRE

Le mouvement global de l’air sur la Terre est appelé circulation générale de l’atmosphère. Ces mouvements de masses d’air se déroulent dans la troposphère (altitude inférieure à 13 km). Ils sont dus aux différences de température qui existent entre les pôles et l’équateur. L’air (chaud et humide) monte à l’équateur, puis se dirige vers les pôles à très haute altitude. Aux pôles, l’air (devenu froid et sec) descend et revient à l’équateur à plus basse altitude. Ce cycle forme une cellule de Hadley. Ce mouvement global de l’air est toutefois influencé par la circulation générale des océans et par le relief.
Les mouvements de l’air peuvent être connus en mesurant la pression atmosphérique, c’est-à-dire le poids de l’atmosphère en un lieu donné. Ces variations permettent de savoir le temps qu’il fait chaque jour. Cette mesure se fait avec un baromètre. La pression de référence, mesurée au niveau de la mer, est égale à 1 013 hPa (hectopascals). Les régions où la pression est plus forte (proche de 1 040 hPa) sont des zones de haute pression (appelées anticyclones), qui correspondent à du beau temps. Les régions où la pression est plus faible (proche de 970 hPa) sont des zones de basse pression (appelées dépressions), qui correspondent à du mauvais temps.

L’ORIGINE ET L’ÉVOLUTION DE L’ATMOSPHÈRE TERRESTRE

L’atmosphère terrestre a évolué de manière continue depuis la naissance de la Terre (il y a environ 4,6 milliards d’années). L’atmosphère était d’abord constituée d’hydrogène et d’hélium ; mais ces gaz très légers se sont rapidement échappés dans l’espace en raison de la faible gravité (force d’attraction) de la Terre.
La première véritable atmosphère (composée principalement de dioxyde de carbone, d’azote et de vapeur d’eau) s’est formée grâce aux éruptions volcaniques. À cette époque en effet, la Terre était recouverte de volcans très actifs, qui ont éjecté d’énormes quantités de gaz de l’intérieur de la Terre. Plus de 80 % de cette atmosphère se sont constitués durant les 150 premiers millions d’années après la formation de la Terre.
La Terre s’est ensuite refroidie et une grande partie de la vapeur d’eau de l’atmosphère s’est condensée (passage de l’état de gaz à l’état liquide) : des pluies diluviennes se sont alors abattues sur Terre et ont formé les océans.
Au cours des deux milliards d’années suivants, de l’oxygène est apparu dans l’atmosphère grâce à l’activité d’organismes marins (bactéries et algues) pratiquant la photosynthèse (en effet, au cours de la photosynthèse, de l’oxygène est produit et rejeté dans le milieu). Il a encore fallu deux milliards d’années avant que l’oxygène se trouve en quantité suffisante dans l’atmosphère pour former une couche d’ozone en mesure de protéger la Terre des rayons ultraviolets du Soleil. Cela a permis aux êtres vivants de sortir des océans, il y a environ 440 millions d’années.

L’ATMOSPHÈRE DES AUTRES PLANÈTES DU SYSTÈME SOLAIRE

D’autres planètes du Système solaire possèdent une atmosphère, mais leur composition chimique est très différente de celle de la Terre. Les planètes plus proches du Soleil (Vénus, Mars) ont une faible couche atmosphérique, composée à 90 % de dioxyde de carbone. Les planètes plus éloignées du Soleil (Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune) ont une atmosphère plus épaisse, composée principalement d’hydrogène et d’hélium.
Pour déterminer la composition chimique de l’atmosphère de ces planètes, deux méthodes sont utilisées : l’analyse depuis la Terre des rayonnements émis par ces planètes ou l’envoi de sondes spatiales directement sur les planètes étudiées.

  POUR ALLER PLUS LOIN  

→ la Terre 
→ la pollution de l’air 
→ la couche d’ozone 
→ l’effet de serre 
→ le cycle de l’eau
→ la météo et le climat

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