atmosphère

1

Présentation

atmosphère, mélange de gaz et de particules qui enveloppe tout corps céleste (la Terre, par exemple) possédant un champ de gravitation suffisamment fort pour les empêcher de s’échapper.

2

Composition de l’atmosphère terrestre

Les trois principaux constituants de l’atmosphère terrestre sont l’azote (N₂, 78,1 p. 100), l’oxygène (O₂, 20,9 p. 100) et l’argon (Ar, 0,9 p. 100) — ces concentrations étant chiffrées pour de l’air sec. Les autres constituants étant présents en quantités minimes, leur concentration est généralement exprimée en parties par million (ppm). Il s’agit principalement du dioxyde de carbone (CO₂, 350 ppm) et du néon (Ne, 18 ppm). Des traces de nombreux autres gaz sont également présentes, tels que l’hélium (He), le krypton (Kr), l’hydrogène (H₂), le xénon (Xe) et l’ozone (O₃). À ces concentrations dans l’air sec, il faut aussi ajouter un fort taux en vapeur d’eau (H₂O), variant de 1 p. 100 dans les régions polaires à 4 p. 100 dans les régions équatoriales.

Dans la basse atmosphère se concentrent également une proportion variable de gaz polluants et de très faibles quantités d’aérosols (poussières d’origine volcanique ou industrielle, grains de sable et de sel, pollens, etc.). Les gaz polluants — monoxyde de carbone (CO), méthane (CH₄), oxydes d’azote (N₂O, NO, NO₂), ammoniac (NH₃), dioxyde de soufre (SO₂), chlorofluorocarbures (CFC), etc. —, majoritairement d’origine anthropique, sont à l’origine de diverses dégradations environnementales, telles que les effets des pluies acides, le trou de la couche d’ozone ou l’effet de serre. (Voir pollution atmosphérique).

3

Structure verticale de l’atmosphère terrestre

L’atmosphère terrestre s’étend sur une épaisseur de l’ordre de 10 000 km ; cependant, 99 p. 100 de sa masse se concentrent dans ses 25 à 30 premiers kilomètres, ce qui est infime en comparaison du rayon terrestre (6 400 km). Elle est divisée en une succession de couches sphériques concentriques, chacune d’entre elles étant définie par ses propriétés physiques (température, pression, densité de l’air) sur une épaisseur caractéristique.

3.1

Troposphère

La première couche rencontrée à partir du sol se nomme la troposphère et s’étend sur une altitude moyenne d’environ 13 km jusqu’à la tropopause, sa limite supérieure. L’altitude de la tropopause varie cependant en fonction de la latitude, de 9 km aux pôles (température de – 40 °C) à 17 km au niveau de l’équateur (température de – 80 °C). La densité de l’air y étant élevée, la masse de cette couche représente environ 80 p. 100 de la masse totale de l’atmosphère, alors que son volume constitue seulement 1,5 p. 100 du volume total de l’atmosphère. Dans cette couche, le gradient thermique vertical est négatif, de – 6,5 °C en moyenne pour 1 000 m de dénivellation. De puissants vents (jet-stream) y circulent d’ouest en est aux latitudes moyennes, entre 9 et 14 km d’altitude, avec des vitesses de l’ordre de 200 à 500 km/h. Les lignes aériennes, qui se positionnent au niveau de la tropopause ou légèrement au-dessus, utilisent d’ailleurs ces vents afin de réduire leur temps de vol. Cette mince couche gazeuse troposphérique, où se produisent les phénomènes météorologiques (formation des nuages, mouvements des masses d’air), joue un rôle essentiel sur Terre.