Atmosphère terrestre - Définition et Explications

Introduction

Atmosphère terrestre
Atmosphère terrestre
Informations générales
Épaisseur 800 km
Pression atmosphérique (La pression atmosphérique est la pression de l'air en un point quelconque d'une atmosphère.) 1,013 bar
Masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) 5.1480×1018 kg
Composition
Diazote (Le diazote, couramment nommé « azote » de manière incorrecte, est le...) 78,084 %
Dioxygène (Le dioxygène est une molécule composée de deux atomes d'oxygène, notée O2,...) 20,946 %
Argon (L’argon est un élément chimique, de symbole Ar et de numéro atomique 18.) 0,9340 %
Dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone, communément appelé gaz carbonique ou anhydride carbonique, est un...) 386 ppmv 
Néon (Le néon est un élément chimique, de symbole Ne et de numéro atomique 10.) 18,18 ppmv
Hélium (L'hélium est un gaz noble ou gaz rare, pratiquement inerte. De numéro atomique 2, il...) 5,24 ppmv
Méthane (Le méthane est un hydrocarbure de formule brute CH4. C'est le plus simple composé de la...) 1,745 ppmv
Krypton (Le krypton est un élément chimique, de symbole Kr et de numéro atomique 36.) 1,14 ppmv
Dihydrogène (Le dihydrogène est la forme moléculaire de l'élément hydrogène, qui existe...) 0,55 ppmv
Vapeur () d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...) de <1 % à ~4 %
(très variable)

L'atmosphère terrestre est l'enveloppe gazeuse entourant la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...) solide. L'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et...) sec se compose de 78,08 % d'azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de...), 20,95 % d'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de...), 0,93 % d'argon, 0,039 % de dioxyde de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C,...) et des traces (TRACES (TRAde Control and Expert System) est un réseau vétérinaire sanitaire de...) d'autres gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...). L'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) protège la vie (La vie est le nom donné :) sur Terre en absorbant le rayonnement solaire (En plus des rayons cosmiques (particules animées d'une vitesse et d'une énergie extrêmement...) ultraviolet (Le rayonnement ultraviolet (UV) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur...), en réchauffant la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) par la rétention de chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent :...) (effet de serre) et en réduisant les écarts de température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) entre le jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...) et la nuit.

Il n'y a pas de frontière (Une frontière est une ligne imaginaire séparant deux territoires, en particulier deux...) définie entre l'atmosphère et l'espace. Elle devient de plus en plus ténue et s'évanouit peu à peu dans l'espace. L'altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau...) de 120 km marque la limite où les effets atmosphériques deviennent notables durant la rentrée atmosphérique. La ligne de Kármán, à 100 km, est aussi fréquemment considérée comme la frontière entre l'atmosphère et l'espace.

Description

La limite entre l'atmosphère terrestre et l'atmosphère solaire n'est pas définie précisément : la limite externe de l'atmosphère correspond à la distance où les molécules de gaz atmosphérique ne subissent presque plus l'attraction terrestre et les interactions de son champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux...). Ces conditions se vérifient à une altitude qui varie avec la latitude (La latitude est une valeur angulaire, expression du positionnement nord-sud d'un point sur Terre...) - environ 60 km au-dessus de l'équateur, et 30 km au-dessus des pôles. Ces valeurs ne sont toutefois qu'indicatives : le champ magnétique terrestre (La Terre possède un champ magnétique produit par les déplacements de son noyau externe –...), en effet, est continuellement déformé par le vent solaire (Le vent solaire est un flux de plasma constitué essentiellement d'ions et d'électrons qui sont...). L'épaisseur de l'atmosphère varie donc notablement. En outre, comme l'eau des océans (Océans stylisé Ωcéans est un documentaire français réalisé par...), l'atmosphère subit l'influence de la rotation du système Terre-Lune et les interférences gravitationnelles de la Lune (La Lune est l'unique satellite naturel de la Terre et le cinquième plus grand satellite du...) et du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile...). Comme les molécules de gaz, plus légères et moins liées entre elles que les molécules de l'eau de mer (L'eau de mer est l'eau salée des mers et des océans de la Terre.), ont de grandes possibilités de mouvement, les marées atmosphériques sont des phénomènes beaucoup plus considérables que les marées océaniques.

La plus grande partie de la masse atmosphérique est proche de la surface : l'air 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 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 de la Terre. Sans elle, la température 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 des ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible...) électromagnétiques.

Structure

L'atmosphère est divisée en plusieurs couches d'importance variable : 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 de la vapeur d'eau. C'est la couche où se produisent les phénomènes météorologiques (nuages, pluies, etc.) et 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 °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 : de 350-800 km d'altitude à 50 000 km d'altitude.
Température de l'atmosphère (en °C)
en fonction de l'altitude (en km).
Schéma des couches de l'atmosphère.

Troposphère (La troposphère est la partie de l'atmosphère terrestre située entre la surface du globe et une...)

La troposphère, du mot grec τρέπω signifiant « changement », est la partie la plus basse de l'atmosphère ; elle commence à la surface et s'étend entre 7 et 8 km aux pôles et de 13 à 16 km à l'équateur, avec des variations dues aux conditions climatiques. Le mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses...) vertical (Le vertical (rare), ou style vertical, est un style d’écriture musicale consistant en...) de la troposphère est assuré par le réchauffement solaire. Ce réchauffement rend l'air moins dense, ce qui le fait remonter. Quand l'air monte, la pression au-dessus de lui décroît, par conséquent il s'étend, s'opposant à la pression de l'air environnant. Or, pour s'étendre, de l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) est nécessaire, donc la température et la masse de l'air décroissent. Comme la température diminue, la vapeur d'eau dans la masse d'air peut se condenser ou se solidifier, relâchant la chaleur latente (L'enthalpie de changement d'état, molaire ou massique, correspond à la quantité de chaleur...) permettant une nouvelle élévation de la masse d'air. Ce processus détermine le gradient maximal de baisse de la température avec l'altitude, appelé gradient thermique adiabatique (Le gradient thermique adiabatique est, dans l'atmosphère terrestre, la variation de...). La troposphère contient grossièrement 80 % de la masse totale de l'atmosphère. 50 % de la masse de l'atmosphère se trouvent en dessous d'environ 5,5 km d'altitude.

Tropopause (La tropopause est la limite supérieure de la troposphère et la limite inférieure de la...)

La tropopause est la frontière entre la troposphère et la stratosphère (La stratosphère est la seconde couche de l'atmosphère terrestre, se situant au-dessus de la...).

Couche d'ozone (L’ozone (ou trioxygène) est un composé chimique comportant 3 atomes...)

Bien que faisant partie de la stratosphère, la couche d'ozone est considérée comme une couche en soi parce que sa composition chimique et physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...) est différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des...) de celle de la stratosphère. L'ozone (O3) de la stratosphère terrestre est créé par les ultraviolets frappant les molécules de dioxygène (O2), les séparant en deux atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut...) distincts (de l'oxygène) ; ce dernier se combine ensuite avec une molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui...) de dioxygène (O2) pour former l'ozone (O3). L'O3 est instable (bien que, dans la stratosphère, sa durée de vie est plus longue) et quand les ultraviolets le frappent, ils le séparent en O2 et en O. Ce processus continu s'appelle le cycle ozone-oxygène. Il se produit dans la couche d'ozone, une région comprise entre 10 et 50 km au-dessus de la surface. Près de 90 % de l'ozone de l'atmosphère se trouve dans la stratosphère. Les concentrations d'ozone sont plus élevées entre 20 et 40 km d'altitude, où elle est de 2 à 8 ppm.

Stratosphère

La stratosphère s'étend de la tropopause, entre 7–17 km et environ 50 km. La température y augmente avec l'altitude. La stratosphère contient la majeure partie de la couche d'ozone.

Stratopause

La stratopause est la limite entre la stratosphère et la mésosphère (La mésosphère est la couche de l'atmosphère terrestre comprise entre 50 km d'altitude, au-dessus...). Elle se situe vers 50-55 km d'altitude. La pression représente environ 1/1000 de la pression atmosphérique au niveau de la mer (Le niveau de la mer est la hauteur moyenne de la surface de la mer, par rapport à un niveau de...).

Mésosphère

La mésosphère, du mot grec μέσος signifiant « milieu », s'étend de 50 km à environ 80–85 km. La température décroît à nouveau avec l'altitude, atteignant −100 °C (173,1 K) dans la haute mésosphère. C'est aussi dans la mésosphère que la plupart des météorites brûlent en entrant dans l'atmosphère.

Mésopause

La température minimale se rencontre à la mésopause, frontière entre la mésosphère et la thermosphère (La thermosphère est la couche d'atmosphère terrestre qui se situe au-dessus de la ionosphère....). C'est le lieu le plus froid (Le froid est la sensation contraire du chaud, associé aux températures basses.) de la Terre, avec une température de −100 °C (173,1 K).

Thermosphère

La thermosphère est la couche atmosphérique commençant vers 80–85 km et allant jusqu'à 640 km d'altitude, la température y augmente avec l'altitude. Bien que la température puisse atteindre les 1 500 °C, un individu (Le Wiktionnaire est un projet de dictionnaire libre et gratuit similaire à Wikipédia (tous deux...) ne la ressentirait pas à cause de la très faible pression. La station spatiale internationale (La Station spatiale internationale (en anglais International Space Station ou ISS) est un habitat...) orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps...) dans cette couche, entre 320 et 380 km d'altitude. Comme description moyenne le modèle MSIS-86 est recommande par le Committee on Space Research.

Thermopause

La thermopause est la limite supérieure de la thermosphère. Elle varie entre 500 et 1 000 km d'altitude.

Ionosphère (L’ionosphère est une région de l'atmosphère située entre la mésosphère et la...)

L'ionosphère, la partie de l'atmosphère ionisée par les radiations solaires, s'étire de 50 à 1 000 km et chevauche à la fois la thermosphère et l'exosphère (L'exosphère est la dernière couche d'atmosphère terrestre qui se situe au-dessus de la...). Elle joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les...) un rôle important dans l'électricité atmosphérique (A supprimer) et forme le bord intérieur de la magnétosphère (La magnétosphère est la région entourant un objet céleste dans lequel les phénomènes...). À cause de ses particules chargées, elle a une importance pratique car elle influence, par exemple, la propagation des ondes radio (Les ondes radioélectriques ou ondes hertziennes sont des ondes électromagnétiques...) sur la Terre. Elle est responsable des aurores.

Exosphère

L'exosphère commence avec l'exobase, qui est aussi connu comme le « niveau critique », vers 500–1 000 km et s'étire jusqu'à 10 000 km d'altitude. Elle contient des particules circulant librement et qui migrent ou proviennent de la magnétosphère ou du vent (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface...) solaire.

L'atmosphère terrestre depuis l'espace.
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