Aperçu général

Le principal constituant de l'atmosphère terrestre est l'azote, présent à hauteur de 78 %, suivi par l'oxygène (20 %). Les deux pourcents restants sont partagés entre l'argon, le dioxyde de carbone, le néon, l'hélium, le krypton, le xénon, l'hydrogène, l'oxyde nitreux et le méthane.

Couches atmosphériques

L’atmosphère de la Terre se découpe en cinq couches d'importance variable. Leur limite sont fixées selon les discontinuités dans les variations de la température, en fonction de l'altitude.

  • Troposphère: Elle s’étend du niveau du sol à 7 km (aux pôles) et 17 km (à l’équateur). C’est dans cette couche atmosphérique que se produisent tous les phénomènes atmosphériques. Les 3 premiers km, à compter du sol, sont les plus pollués. La température y décroît de 6°C par km.
  • Stratosphère: Couche atmosphérique qui s’étend depuis la troposphère jusqu’à environ 50 km d’altitude. A 35 km environ, on peut trouver la couche d’ozone, le gaz qui protège toutes les espèces vivantes des dangereux UV émis par le Soleil. Depuis plusieurs décennies, on peut observer un trou dans cette protection à hauteur des pôles et qui s’étend sur des millions de km.
  • Mésophère: Couche atmosphérique qui s’étend entre 50 et 80 km environ. La température décroît jusqu’à descendre à -100°C. C’est dans la mésosphère que la majorité des météorites se consument en entrant dans l’atmosphère, se transformant en étoiles filantes.
  • Thermosphère: Couche atmosphérique qui s’étend de 80 à 700 km à sa plus grande altitude. C’est la zone où la température croît avec l'altitude pour atteindre jusqu'à 1 600 °C selon l'activité solaire. Le phénomène s’explique par le bombardement des molécules atmosphériques par le rayonnement cosmique.
  • Exosphère: Couche atmosphérique la plus épaisse puisqu’elle s’étend de la thermosphère jusqu’à 50 000 km d’altitude environ. La densité de particules y est extrêmement faible pour descendre de 106/cm3 à environ 700 km d'altitude à 100/cm3 à 5 000 km d’altitude.
Couches de l'atmosphère terrestre
Coupe des différentes couches atmosphériques de la Terre - Photo P. Volvert (Agrandir)

Particularités

  • Ionosphère : Partie da couche atmosphérique qui s'étire de 60 à 800 km et se constitue de trois couches : la couche D (60 à 90 km), la couche E (90 à 120 km), et la couche F (120 à 800 km). Elle chevauche à la fois la thermosphère et l'exosphère. Elle a la particularité de posséder de grandes propriétés de conductibilité pour les ondes électriques, ondes radios et autres. Elle est le siège du plus beau spectacle qui nous est donné à admirer dans l’atmosphère, les aurores polaires.
  • Couche d’ozone: Partie de la stratosphère contenant une quantité relativement importante d'ozone qui nous protège principalement du rayonnement ultraviolet émis par le Soleil et qui est responsable entre autre du cancer de la peau. La couche, qui s'étend entre 20 et 50 km d'altitude, contient environ 10 ppm d’ozone. Au milieu des années 80, des satellites de la Nasa enregistrent une diminution importante de la quantité d’ozone au-dessus des pôles saisonnier. La communauté scientifique n’a pas mis longtemps avant de comprendre l’origine du déficit d’ozone dans la stratosphère. Il résulte de l’activité humaine et plus particulièrement à l’émission de gaz tels que les CFC, les halons, entre autres et aujourd’hui interdits. Bien que le phénomène semble se stabiliser depuis quelques années, en 2011 le déficit d’ozone au-dessus de l’Arctique a atteint un seuil critique de 85%.
Couche d'ozone entre 1979 et 2014
Animation de l'évolution du trou dans la couche d'ozone pour le mois juillet pour les années 1979 à 2014 - Photo Nasa (Regarder la vidéo au format MP4)

Circulation atmosphérique

Le principal vecteur de la circulation atmosphérique est le Soleil. A la surface, la température ambiante réchauffe l'air. Celui-ci, plus léger va créer des mouvements ascendants. Au fur et à mesure de leur montée, ils se refroidissent. La température baisse d'environ 1°C tous les 100 mètres. Cette circulation atmosphérique est dite de convection. Chacune des boucles porte un nom. De part et d'autre de l'équateur, nous retrouvons les Ceintures de Hadley. Aux pôles, ce sont les Ceintures polaires. Entre les deux, se trouvent les Ceintures de Ferrell qui tournent dans le sens opposé des deux autres ceintures, ce qui permet une circulation atmosphérique efficace.

Circulation atmosphérique
Carte de la circulation atmosphérique sur Terre et les boucles de convection - Photo Nasa/P. Volvert

Cycle de l'eau

L'eau est en abondance sur Terre, que ce soit dans des réserves (étangs, mers, océans, ...) ou dans les végétaux. Par effet de la chaleur (produite par le Soleil mais aussi par le Terre elle-même), l'eau s'évapore et va alimenter les formations nuageuses. Les nuages vont grossir et se déplacer au gré du vent. La température en haute altitude est négative. La vapeur d'eau qu'ils contiennent se condense et se transforme en gouttes d'eau qui, la gravité terrestre aidant, va tomber sur Terre sous forme de pluie. Elle va réapprovisionner les étendues d'eau mais également les nappes phréatiques, sources d'eau que nous consommons dans la plupart des cas.

Cycle de l'eau
Illustration du cycle de l'eau sur Terre - Photo ESA/AOES Medialab (Agrandir)

Sources

  • Ozone Hole Watch
  • Ciel et Espace
  • Wikipedia
  • "Le système solaire" de Alessandro Braccesi, Giovanni Caprara, Margherita Hack (Gründ)