La définition de l'atmosphère
Sur Terre, l'atmosphère définit la vie, en rendant possible notre survie et celle d'autres organismes respirants. C'est l'air que nous respirons qui enveloppe notre planète. Lorsque l'on regarde le ciel, il est difficile de dire où commence l'atmosphère et où elle se termine. Alors, quelle est la définition exacte de l'atmosphère?
L'atmosphère est la couche de gaz qui entoure la Terre.
Toutes les planètes de notre système solaire (et le Soleil lui-même) ont une atmosphère. Mais aujourd'hui, nous allons nous concentrer sur l'atmosphère de la Terre.
L'atmosphère terrestre s'étend de la surface de la Terre à 10 000 kilomètres au-dessus de la planète.
Les couches de l'atmosphère
L'atmosphère terrestre est divisée en cinq couches primaires en fonction de leur température. De la surface vers le haut, ce sont :
La troposphère
La stratosphère
La mésosphère
La thermosphère
L'exosphère
Chacune de ces couches est délimitée par une "pause". C'est là que se produisent les changements les plus importants en termes de chaleur, de composition et de densité.
Examinons les cinq couches en détail, en commençant par la plus basse jusqu'à nous et en remontant jusqu'à l'espace.
La troposphère
La couche la plus proche de la surface de la Terre s'appelle la troposphère. Elle s'étend de la surface à 15 kilomètres d'altitude - lestempératures de la troposphère diminuent avec l'altitude.
Lamajeure partie de la masse de l'atmosphère - jusqu'à 80 % - est contenue dans la troposphère. La troposphère est la plus épaisse à l'équateur et la plus fine aux pôles de la Terre. La majorité de la vapeur d'eau présente dans l'atmosphère se trouve dans cette couche, c'est pourquoi laplupart des nuages s'y trouvent et que les phénomènes météorologiques ont tendance à s'y produire également.
As-tu déjà volé au-dessus des nuages en avion ? La plupart des avions commerciaux volent au-dessus de la troposphère pour minimiser les turbulences.
Lesnuages sont constitués de vapeur d'eau et de gaz. Comment les nuages se forment-ils exactement ? Tout simplement, l'air s'élève et se refroidit ; l'air froid ne peut pas contenir autant de vapeur d'eau que l'air chaud. La vapeur d'eau devient liquide (comme la condensation sur ta fenêtre) et s'accroche à la poussière dans l'air, ce qui forme les nuages que nous pouvons voir.
La limite entre la troposphère et la stratosphère est appelée tropopause.
La stratosphère
Au-dessus de la troposphère se trouve la stratosphère. Elle s'étendde 15 à 50 kilomètres au-dessus de la surface. Les températures dans la stratosphère augmentent avec l'altitude.
Bien que beaucoup plus fine que la troposphère, la stratosphère contient encore des gaz. Une caractéristique gazeuse importante de la stratosphère est lacouche d'ozone . L'ozone (O3) est un gaz toxique au niveau de la mer. Mais des kilomètres plus haut dans l'atmosphère, il joue un rôle essentiel pour la sécurité de notre planète. Les molécules d'ozone absorbent une partie du rayonnement solaire entrant, protégeant ainsi la vie sur Terre des rayons ultraviolets (UV) nocifs.
Les produits chimiques appelés chlorofluorocarbones (CFC) affectent la couche d'ozone. Les atomes de chlore (Cl ) et de fluor (F ) réagissent avec les molécules d'ozone (O3 ), les transformant en molécules d'oxygène normales (O2). L'utilisation généralisée des CFC a entraînéune importante diminution de la couche d'ozone.
Sans la couche d'ozone protectrice, la vie sur Terre serait gravement affectée. Les plantes mourraient et les humains souffriraient de cancers et de lésions de l'ADN.
Heureusement, le Protocole de Montréal, ratifié en 1987, a mis fin à la production et à l' utilisation des CFC. Depuis, la couche d'ozone a commencé à se reconstituer.
Entre la stratosphère et la mésosphère se trouve la stratopause.
La mésosphère
La mésosphère, couche intermédiaire de l'atmosphère, s'étend entre 50 et 85 kilomètres au-dessus de la surface. Les températures dans la mésosphère diminuent avec l'altitude. Elles peuvent atteindre une température glaciale de-90ºC!
C'est la dernière couche qui contient des quantités d'air relativement importantes.
As-tu déjà vu des étoiles filantes? Elles sont causées par des météores qui brûlent en se dirigeant vers la Terre.
Un météore est un débris rocheux provenant de l'espace qui pénètre dans l'atmosphère terrestre.
Les météores peuvent facilement traverser l'exosphère et la thermosphère car elles contiennent très peu d'air. En comparaison, la mésosphère comprend une quantité relativement importante de gaz, ce qui provoque la vaporisation des météores.
Unautre phénomène propre à la mésosphère est celui des nuages noctilucides. Par une nuit d'été claire, tu as peut-être vu ces nuages argentés ou bleutés. Les nuages noctilucides sont les nuages les plus élevés de l'atmosphère terrestre.
Figure 2 : Nuages noctilucides, haut dans la mésosphère. Source : unsplash.com
La mésopause sépare la mésosphère et la thermosphère.
La thermosphère
Au-dessus de la mésosphère, lathermosphère s'étend de 85 à 600 kilomètres d'altitude. On sait peu de choses sur cette couche extrêmement fine de l'atmosphère, si ce n'est que les températures augmentent avec l'altitude . Pendant lajournée, le rayonnement solaire fait monter la température des régions supérieures de la thermosphère jusqu'à 2000 ºC.
La thermopause sépare la thermosphère de l'exosphère.
L'exosphère
La couche la plus extérieure et la plus fine de l'atmosphère, l'exosphère, s'étend de 600 kilomètres à environ 10 000 kilomètres au-dessus de la surface. Sa limite supérieure n'est pas clairement définie. À mesure que la gravité de la Terre s'affaiblit, des molécules de gaz s'échappent dans l'espace.
La composition de l'atmosphère
L'oxygène est nécessaire à la vie sur Terre, mais la majeure partie de l'atmosphère est en fait constituée d'azote. Le tableau ci-dessous résume la composition de l'atmosphère.
| Gaz | Composition |
| Azote (N2) | 78% |
| Oxygène (comprend O2 et O3) | 21% |
| Argon (Ar) | 0.9% |
| Autres gaz (y comprisCO2 etH2O) | 0.1% |
L'ozone est une molécule rare dans l'atmosphère. Même au sein de la couche d'ozone, sa concentration atteint au maximum 15 parties par million (ce qui équivaut à 0,0015 %).
L'importance de l'atmosphère
Sans l'atmosphère, il n'y aurait pas de vie sur Terre. L'importance de l'atmosphère réside dans sa capacité à contribuer au maintien de la vie en fournissant divers gaz et en maintenant l'eau liquide.
Ressources gazeuses
La masse de la Terre et sa force de gravité retiennent l'atmosphère au-dessus de la surface. Notre atmosphère fournit des ressources gazeuses. Ce tableau résume les cinq principales ressources gazeuses et leurs utilisations.
| Gaz | Symbole | Utilisation |
| Dioxyde de carbone | CO2 | Nécessaire à la photosynthèse |
| Oxygène | O2 | Nécessaire à la respiration |
| Méthane | CH4 | Brûlé comme combustible pour fournir de l'énergie |
| Azote | N2 | Utilisé dans l'industrie, la production alimentaire et le stockage des denrées périssables. |
| Argon | Ar | Utilisé comme gaz de protection inerte dans le soudage |
Figure 3 : Les plantes font de la photosynthèse en absorbant du dioxyde de carbone et en rejetant de l'oxygène. Les autres organismes utilisent l'oxygène pour respirer. Source : unsplash.com
L'eau liquide
L'atmosphère terrestre permet de maintenir l' eau liquide à la surface. La vie est apparue pour la première fois dans les océans, et sans eau liquide, les organismes ne pourraient pas survivre.
L'effet de serre naturel
Nous avons tous entendu dire que la combustion de combustibles fossiles augmente l'effet de serre, emprisonne la chaleur dans l'atmosphère et contribue au réchauffement de la planète. Mais la Terre a un effet deserre naturel. Des gaz tels que le dioxyde de carbone (CO2), le méthane (CH4), l'oxyde nitreux (N2O) et l'ozone (O3 ) absorbent les rayons infrarouges du soleil. Ce rayonnement est piégé dans l' atmosphère sous forme de chaleur et transporté autour de la Terre pour réchauffer la planète autant que possible.
Sans l'effet de serre naturel, la température moyenne de la Terre chuterait à -18ºC. Plus d'eau liquide, juste de la glace !
Pression atmosphérique
La pression d'un gaz au-dessus d'un liquide affecte son point d'ébullition. C'est ce qu'on appelle la pression atmosphérique.
Plus la pression atmosphérique est élevée, plus il faut d'énergie aux liquides pour bouillir, donc plus le point d'ébullition est élevé.
Sans la pression de l'atmosphère terrestre, le point d'ébullition de l'eau serait beaucoup plus bas. Plus d'eau liquide, juste de la vapeur !
Mesure de l'atmosphère
La mesure de l'atmosphère terrestre se fait à l'aide d'un baromètre.
Un baromètre est un instrument scientifique utilisé pour mesurer la pression atmosphérique.
Les baromètres mesurent la pression atmosphérique en unités de mesure appelées atmosphères (atm).
Une atmosphère est égale à la pression moyenne de l'air à une altitude de 0° (niveau de la mer) et à une température de 15ºC.
L'altitude est inversement proportionnelle à la pression atmosphérique.
Lorsque l'altitude augmente, la pression atmosph érique diminue parce que la densité de l'air diminue et exerce moins de pression.
Lorsque l'altitude diminue, la pression atmosphérique augmente parce que la densité de l'air augmente et exerce plus de pression.
Figure 4 : Un baromètre extérieur par un matin glacial. Source : pixabay.com
Lapression atmosphérique indique les changements météorologiques. Les météorologues utilisent les baromètres pour prévoir les changements météorologiques à court terme. Une chute rapide de la pression atmosphérique suggère l'arrivée d'un système de basse pression. La basse pression signifie qu'il n'y a pas assez de force pour repousser les nuages , et ces systèmes sont donc associés à un temps nuageux, humide et venteux.
Par contre, une augmentation rapide de la pression atmosphérique indique qu'un système de haute pression arrive avec suffisamment de force pour repousser les nuages. Ces systèmes sont associés à des conditions ensoleillées et sèches.
Rappelle-toi que l'atmosphère comporte cinq couches distinctes et qu'elle joue un rôle important dans le maintien de la vie sur Terre. L'atmosphère fournit des ressources gazeuses et maintient l'eau liquide, qui est essentielle à la vie.
L'atmosphère - Points clés
- L'atmosphère est la couche de gaz qui entoure une planète. L'atmosphère terrestre s'étend de la surface de la planète à 10 000 kilomètres d'altitude.
- L'atmosphère terrestre comporte cinq couches : la troposphère, la stratosphère, la mésosphère, la thermosphère et l'exosphère.
- La composition de l'atmosphère est la suivante : 78 % d'azote, 21 % d'oxygène, 0,9 % d'argon et 0,1 % d'autres gaz.
- L'atmosphère terrestre joue un rôle essentiel dans le maintien de la vie sur Terre. Elle fournit des ressources gazeuses pour la photosynthèse et la respiration. De plus, l'effet de serre naturel et la pression atmosphérique maintiennent l'eau liquide à la surface.
- La pression atmosphérique est mesurée à l'aide d'un instrument scientifique appelé baromètre. Les unités de mesure de la pression atmosphérique sont les atmosphères. L'altitude est inversement proportionnelle à la pression atmosphérique.
1. NASA Ozone Watch, Qu'est-ce que l'ozone ?", 2018
2. National Geographic Society, Atmosphère, 2022
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