Dans les nuages : explorations de l'atmosphère terrestre

Définition

Une atmosphère qualifie une enveloppe gazeuse entourant une planète dont il est difficile de préciser la limite supérieure, car les gaz deviennent progressivement de plus en plus rares. La présence d'une atmosphère autour d'une planète dépend de l'attraction qu'elle exerce sur les molécules gazeuses dont la vitesse est liée à la température.

C'est dans l'atmosphère que l'effet de serre se déroule sur la Terre.

Les couches de l'atmosphère :

L'atmosphère terrestre avec ses couches

L'atmosphère de la Terre est composée de plusieurs couches successives. Elle intègre la couche d'ozone protectrice contre le rayonnement UV.

Explications

L'absence d'atmosphère sur une planète est due à sa faible masse d'attraction. Sur une planète gazeuse de grande dimension les gaz très légers sont retenus par la gravité, contrairement à la terre, dont la masse est insuffisante pour la conserver. L'atmosphère a une teneur élevée en azote et en oxygène et donc des conditions oxydantes.

La structure verticale est due à des températures différentes. Le climat (météorologique) se passe dans les 10 kilomètres les plus bas, la troposphère. Les couches supérieures n'ont plus autant d'influence.

Voir aussi la conservation en alimentation avec la conservation en atmosphère modifiée et la conservation en atmosphère contrôlée.

Atmosphère terrestre

L'atmosphère de la Terre est une couche de gaz entourant la planète Terre qui est retenue par l'attractivité de la gravité terrestre. L'atmosphère protège la vie sur Terre en absorbant le rayonnement ultraviolet solaire, ce qui réchauffe la surface par la rétention de chaleur (effet de serre), et la réduction de température extrêmes entre le jour et la nuit (la variation de température diurne).

Le nom commun donné aux gaz atmosphériques utilisés dans la respiration et la photosynthèse est l'air. En volume, l'air sec contient 78,09 % d'azote, 20,95 % d'oxygène, 0,93 % d'argon, 0,039 % de dioxyde de carbone, et de petites quantités d'autres gaz.

L'air contient également une quantité variable de vapeur d'eau, en moyenne d'environ 1 %. Bien que le contenu de l'air et la pression atmosphérique varie à différents niveaux, l'air adapté à la survie des plantes terrestres et des animaux terrestres n'est connu actuellement que sur la Terre et dans l'atmosphère ainsi que dans des atmosphères artificielles.

L'atmosphère a une masse d'environ 5,15 × 1018 kg, les trois quarts de ce qui est dans environ 11 km (6,8 km) de la surface. L'atmosphère devient plus mince et encore plus mince avec l'augmentation de l'altitude, sans limite nette entre l'atmosphère et l'espace.

La ligne de Kármán, à 100 km, ou 1,57 % du rayon de la Terre, est souvent utilisée comme la frontière entre l'atmosphère et l'espace. Les effets atmosphériques deviennent perceptibles pendant la rentrée atmosphérique d'un engin spatial à une altitude d'environ 120 km.

Plusieurs couches peuvent être distinguées dans l'atmosphère, sur la base de caractéristiques telles que la température et sa composition.

L'étude de l'atmosphère de la Terre et de ses processus est appelé la science atmosphérique ou aérologie. Les pionniers dans le domaine comprennent Léon Teisserenc de Bort et Richard Assmann.

Voir aussi une atmosphère primitive. La variation de la pression atmosphérique avec la hauteur (altitude) dépend du magnétisme ou de la densité atmosphérique; elle est régit par ce que l'on appelle la loi barométrique.

Air atmosphérique

L'air atmosphérique, à quelque échelle que ce soit, est directement lié à l'air ambiant que tous respire. Dans l'atmosphère terrestre, on distingue deux régions de composition différente, l'homosphère et l'hétérosphère. Il a une forte proportion d'azote et d'oxygène et donc des conditions oxydantes.e.

L'homosphère occupe les 80–100 km inférieurs (ceux qui concernent les êtres vivants et le milieu naturel) et a une composition constante et uniforme.

Composition

Les strates situées au niveau du sol jusqu'à environ 80–100 km d'altitude (espace de la ligne Kármán) ont une composition relativement uniforme, raison pour laquelle on parle d'homosphère. Ce qu'on appelle l'air consiste essentiellement à ignorer la variation de la teneur en vapeur d'eau (c'est-à-dire en pourcentage en volume d'air sec et sans vapeur d'eau).

Les couches proches du sol (air atmosphérique) ont une composition assez uniforme, c'est pourquoi on parle d'homosphère.

Ce que l'on appelle de l'air se compose essentiellement de : 78,08 % d'azote (N2), 20,95 % d'oxygène (O2) et 0,93 % d'argon, si la teneur en vapeur d'eau changeante (c'est-à-dire en pourcentage en volume d'air sec et sans vapeur d'eau) est ignorée (Ar), plus les aérosols et les gaz traces, y compris le dioxyde de carbone (CO2, actuellement 0,04 %, principale cause de l'effet de serre après la vapeur d'eau), le méthane (CH4), l'ozone (O3), les chlorofluorocarbures, le dioxyde de soufre (SO2) et les composés azotés.

En plus de l'apport énergétique du rayonnement solaire et de ses fluctuations quotidiennes et saisonnières, la teneur en vapeur d'eau est principalement responsable de la formation des conditions météorologiques.

Le processus intervient à des concentrations variables de 0 % de volume à environ 4 %. Dans l'air, voir humidité. Le rayonnement solaire régional dépend du contenu des aérosols ainsi que de la transparence de l'atmosphère.

La haute atmosphère est déjà un gaz très mince dans lequel même les composants du rayonnement solaire de haute énergie peuvent encore pénétrer. La lumière UV à ondes courtes dissocie et ionise partiellement les molécules.

En outre, à des altitudes supérieures à 100 km, les constituants se séparent également en fonction de leurs différentes masses molaires, raison pour laquelle cette section est également appelée hétérosphère.

Par conséquent, à mesure que la hauteur augmente, les proportions de particules plus légères, telles que les atomes d'hydrogène et l'Hélium, augmentent. Ces deux éléments s'échappent progressivement dans l'espace pour des raisons thermiques.

Couches (strates)

En termes de profil de température vertical, en particulier de gradient, l'atmosphère se compose de plusieurs couches :

Troposphère de la surface à la tropopause à des altitudes comprises entre 7 km (régions polaires) et 17 km (tropiques);

Stratosphère à la stratopause à 50 km d'altitude;

Mésosphère à la mésopause à une altitude de 80 à 85 km;

Thermosphère (voir aussi l'ionosphère);

Exosphère.

La troposphère est également appelée la basse atmosphère, la stratosphère et la mésosphère ainsi que la moyenne atmosphère et la thermosphère la haute atmosphère.

Surtout dans la troposphère - la sphère météorologique - la stratification de la température et le contenu de la vapeur d'eau sont dynamiques, ce qui explique la stabilité de la stratification.

Frontière avec l'espace

La transition entre l'exosphère et l'espace est continue, vous ne pouvez donc pas tracer une limite supérieure nette de l'atmosphère. Dans l'exosphère (au-dessus de l'exobase à environ 600 km d'altitude), le libre parcours moyen est si grand que les particules peuvent s'échapper si elles peuvent atteindre leur vitesse de fuite de particules d'hydrogène individuelles, cela est possible par des collisions déjà à des vitesses moyennes de 3–4 km/s.

De la part de la Fédération Aéronautique Internationale, l'homopause ou une altitude d'environ 100 km (ligne Kármán) est considérée comme la limite. Cette définition est largement reconnue au niveau international, bien qu'elle n'ait pas de validité absolue. Par exemple, la NASA définit la mésopause (environ 80 km) comme limite.