Atmosphère (Terre) - Définition et Explications

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L'atmosphère terrestre est l'enveloppe gazeuse entourant la Terre solide. L'atmosphère sèche est constituée de 78,11 % d'azote, 20,953 % d'oxygène et de 0,934 % d'argon (L’argon est un élément chimique, de symbole Ar et de numéro atomique 18.) pour les gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...) majeurs. Les gaz mineurs, dont la proportion varie avec l'altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau...), sont principalement l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...) sous forme de vapeur (), le dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone, communément appelé gaz carbonique ou anhydride carbonique, est un...), le dioxyde de soufre (Le dioxyde de soufre (ou anhydride sulfureux) est un composé chimique constitué de deux...) et l'ozone (L’ozone (ou trioxygène) est un composé chimique comportant 3 atomes...). Les concentrations en CO2 s'élèvent en 2007[1] à 0,0382 %, soit 382 ppm alors qu'en 1998, elle était de 345 ppm[2].

La plus grande part de la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) atmosphérique est proche de la surface : l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et...) se raréfie en altitude et la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée...) diminue ; celle-ci peut être mesurée au moyen d'un altimètre (Un altimètre est un appareil permettant de mesurer l'altitude.) ou d'un baromètre (Le baromètre est un instrument de mesure, utilisé en physique et en...).

L'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) est responsable d'un effet de serre (L'effet de serre est un processus naturel qui, pour une absorption donnée d'énergie...) qui réchauffe la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...). Sans elle, la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de...) sur Terre serait de -18°C, contre 15°C actuellement. Cet effet de serre (Une serre est une structure généralement close destinée à la production...) découle des propriétés des gaz vis-à-vis de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...).

Composition chimique détaillée

Proportion des gaz atmosphériques
Proportion des gaz atmosphériques
Quantité moyenne de vapeur d'eau
Quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire,...) moyenne de vapeur d'eau
Composition de l'atmosphère "sèche"[3]
ppmv: parties par millions en volume
Gaz Volume
Azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de...) (N2) 780 840 ppmv (78,084 %)
Dioxygène (Le dioxygène est une molécule composée de deux atomes d'oxygène, notée O2,...) (O2) 209 460 ppmv (20,946 %)
Argon (Ar) 9 340 ppmv (0,9340 %)
Dioxyde de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C,...) (CO2) 382 ppmv (0,0382 %)
Néon (Le néon est un élément chimique, de symbole Ne et de numéro atomique 10.) (Ne) 18,18 ppmv
Hélium (L'hélium est un gaz noble ou gaz rare, pratiquement inerte. De numéro atomique 2, il...) (He) 5,24 ppmv
Méthane (Le méthane est un hydrocarbure de formule brute CH4. C'est le plus simple composé de la...) (CH4) 1,745 ppmv
Krypton (Le krypton est un élément chimique, de symbole Kr et de numéro atomique 36.) (Kr) 1,14 ppmv
Hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) (H2) 0,55 ppmv
A rajouter à l'atmosphère sèche :
Vapeur d'eau (H2O) de 1 % à 4 % (très variable)

Composants mineurs de l'atmosphère

Gaz Volume
Monoxyde d'azote 0,5 ppmv
Xénon (Le xénon est un élément chimique, de symbole Xe et de numéro atomique 54. Le...) 0,09 ppmv
Ozone 0,0 à 0,07 ppmv
Dioxyde d'azote 0,02 ppmv
Iode (L'iode est un élément chimique de la famille des halogènes, de symbole I et de...) 0,01 ppmv
Monoxyde de carbone (Le monoxyde de carbone est un des oxydes du carbone. Sa formule brute s'écrit CO et sa formule...) traces (TRACES (TRAde Control and Expert System) est un réseau vétérinaire sanitaire de...)
Ammoniac (L’ammoniac est un composé chimique, de formule NH3 (groupe générique des...) traces

Couches atmosphériques

Température de l'atmosphère (°C) en fonction de l'altitude (km).
Température de l'atmosphère (°C)
en fonction de l'altitude (km).

L'atmosphère est divisée en 5 couches : leurs limites ont été fixées selon les discontinuités dans les variations de la température, en fonction de l'altitude. De bas en haut :

  • la troposphère : la température décroît avec l'altitude (de la surface du globe à 8-15 km d'altitude) ; l'épaisseur de cette couche varie entre 13 et 16 km à l'équateur, mais entre 7 et 8 km aux pôles. Elle contient 80 à 90% de la masse totale de l'air et la quasi-totalité d ela vapeur d'eau[4]. C'est la couche où se produisent :
    • les phénomènes météorologiques (nuages, pluies...)
    • les mouvements atmosphériques horizontaux et verticaux (convection thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de...), vents)
  • la stratosphère : la température croît avec l'altitude jusqu'à 0°C (de 8-15 km d'altitude à 50 km d'altitude) ; elle abrite une bonne partie de la couche d'ozone.
  • la mésosphère : la température décroît avec l'altitude (de 50 km d'altitude à 80 km d'altitude) jusqu'à -80°C ;
  • la thermosphère : la température croît avec l'altitude (de 80 km d'altitude à 350-800 km d'altitude) ;
  • l'exosphère (L'exosphère est la dernière couche d'atmosphère terrestre qui se situe au-dessus de la...) (de 350-800 km d'altitude à 50 000 km d'altitude).

Phénomènes optiques

La composition de l'atmosphère terrestre (L'atmosphère terrestre est l'enveloppe gazeuse entourant la Terre solide. L'air sec se compose...) la rend relativement transparente aux rayonnements électromagnétiques dans le domaine du spectre visible (La lumière visible, appelée aussi spectre visible ou spectre optique est la partie du spectre...). Elle est cependant relativement opaque aux rayonnements infra-rouge émis par le sol, ce qui est à l'origine de l'effet de serre. Il s'y produit aussi différents phénomènes optiques causés par des variations continues ou non de l'indice de réfraction (L'indice de réfraction d'un milieu à une longueur d'onde donnée mesure le facteur de...) du milieu de propagation des ondes (La propagation des ondes est un domaine de la physique s'intéressant aux déplacements des ondes...) électromagnétiques.

Parmi ces phénomènes, les plus notables sont les arcs en ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) et les mirages.

La couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes...) du ciel diurne, quant à elle, est due à la variation de l'absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise...) du rayonnement solaire (En plus des rayons cosmiques (particules animées d'une vitesse et d'une énergie extrêmement...) en fonction de la longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus...) d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible...). Des couleurs inhabituelles s'observent cependant lors des aurores polaires (aurores boréales ou australes), qui résultent de l'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein...) entre les particules du vent solaire (Le vent solaire est un flux de plasma constitué essentiellement d'ions et d'électrons qui sont...) et la haute atmosphère.

Historique

Les premières mesures de l'atmosphère actuelle se sont d'abord déroulées au sol, en plaine (Une plaine est une forme particulière de relief, c'est un espace géographique...) puis au sommet des montagnes. En 1648, le beau-frère de Blaise Pascal (Blaise Pascal, né le 19 juin 1623 à Clairmont (aujourd'hui Clermont-Ferrand),...), Florin Périer constate sur le Puy de Dôme (Le puy de Dôme est un volcan en sommeil de la chaîne des Puys, dans le Massif central. Il...) que la pression atmosphérique (La pression atmosphérique est la pression de l'air en un point quelconque d'une atmosphère.) diminuait avec l'altitude prouvant ainsi la pesanteur (Le champ de pesanteur (ou plus couramment pesanteur) est un champ attractif auquel sont soumis tous...) de l'air[5]. Au XIXe siècle, le progrès scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui...) permet de faire des mesures depuis des ballons puis des ballons sondes permettant de découvrir l'existence de la stratosphère (La stratosphère est la seconde couche de l'atmosphère terrestre, se situant au-dessus de la...) en 1899. Enfin, les engins spatiaux permettent d'accéder au-delà de l'atmosphère.

Notes et références

  1. Données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...) du NOAA et du Mauna Loa Observatory (MLO),
  2. Éléments de Géologie, Charles Pomerol, Yves Lagabrielle, Maurice Renard (Renard est un terme ambigu qui désigne le plus souvent en français certains canidés...), 12ème édition, Dunod, (ISBN 2-10-004754-X), octobre 2000, page 61
  3. Source for figures: NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de...). carbon dioxide (updated 2007.01). Methane updated (to 1998) by IPCC TAR table 6.1 (lien). The NASA total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un...) was 17 ppmv over 100%, and CO2 was increased here by 15 ppmv. To normalize, N2 should be reduced by about (L’about est un terme de charpenterie désignant l’extrémité façonnée d’une...) 25 ppmv and O2 by about 7 ppmv.
  4. Éléments de Géologie, Charles Pomerol, Yves Lagabrielle, Maurice Renard, 12ème édition, Dunod, (ISBN 2-10-004754-X), octobre 2000, page 62
  5. Éléments de Géologie, Charles Pomerol, Yves Lagabrielle, Maurice Renard, 12ème édition, Dunod, (ISBN 2-10-004754-X), octobre 2000, page 61
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