De quoi est composé l'atmosphère ?

Définition

L’atmosphère est une couche d’air d’environ 1000 km d’épaisseur qui entoure le globe terrestre. Indispensable à la vie, elle nous fournit l’air que nous respirons et agit comme un bouclier, en filtrant les rayons nocifs du soleil (couche d’ozone) ou encore en piégeant la chaleur solaire pour réguler la température (effet de serre).

L’atmosphère est composée de différentes couches distinctes qui diffèrent surtout par leur composition et leur température. Plus l’altitude est élevée, plus les températures et les pressions baissent. On perd ainsi près de 6°C, tous les 1000 mètres. Toutefois, les transferts thermiques, les phénomènes météorologiques, les courants marins permettent en partie d’homogénéiser la température à la surface de la terre et d’éviter un réchauffement ou un refroidissement permanent de certaines zones.

Élément essentiel à la vie, l’air est un mélange de gaz constituant l’atmosphère autour de la Terre.

 

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 L’air pur est composé :

  • de diazote ou N2 (78%),
  • de dioxygène ou O2 (21%),
  • de gaz rares (1%).

Cette proportion de gaz rares dans l’atmosphère contrôle les grands équilibres de la planète :

  • le dioxyde de carbone (CO2) permet d’obtenir une température agréable à la surface de la Terre (effet de serre),
  • l’ozone stratosphérique est un filtre naturel protégeant la vie sur Terre de l'action néfaste de certains rayons ultraviolets du soleil.

 

 

Naissance de la Terre et de l'atmosphère

L’atmosphère n’a pas toujours eu la même composition. Elle a évolué pour avoir sa composition actuelle.
Il y a environ 5 milliards d’années, l’atmosphère dite primitive était dépourvue de dioxygène O2 et ne permettait donc pas la vie telle qu’elle est actuellement. Elle était composée d’eau (H2O) de 80 à 90%, de dioxyde de carbone CO2 de 10 à 20% et d’azote N de 1 à 4%.
Le refroidissement de la terre a permis la formation des océans par condensation de l’eau et une dissolution d’une grande partie du dioxyde de carbone.

Les premières formes de vie, les cyanobactéries photosynthétiques aquatiques, sont apparues il y a environ 3 milliards d’années. Elles ont utilisé le dioxyde de carbone atmosphérique pour se former. Une fois cette ressource épuisée, certaines cellules ont fabriqué une nouvelle substance : la chlorophylle qui a permis de fixer le dioxyde de carbone de l’air et le transformer en éléments nutritifs. Pour cette transformation, l’énergie fournie par la lumière ambiante est utilisée par ces cellules qui rejettent ensuite du dioxygène (O2) ; c’est la photosynthèse.

La vie hors de l’eau n’est apparue qu’il y a environ 360 millions d’années, à partir du moment où la concentration en dioxygène était suffisante pour permettre la formation de la couche protectrice d'ozone, notamment contre les U.V. et une température compatible avec la vie à la surface du globe.

Couches de l'atmosphère 

L’atmosphère se compose de 5 couches distinctes caractérisées par leur composition et leur température.

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  • La troposphère (du sol jusqu’à 15 km d’altitude en moyenne)

Dans cette zone atmosphérique où nous vivons, la température diminue fortement avec l’altitude. La troposphère est chauffée essentiellement, par absorption des rayonnements visibles et infra-rouges provenant du sol.
Son épaisseur est variable : 16 km au-dessus de l’équateur et 8 km au-dessus des pôles et, selon les saisons, 13 kilomètres dans la zone tempérée.
La troposphère contient les 9/10èmes de la totalité de la masse d’air et presque toute la vapeur d’eau. C’est dans cette couche que se produit la plupart des phénomènes météorologiques et c’est entre 0 et 3 km d’altitude que s’effectue principalement la dispersion des polluants.

  • La stratosphère (de 15 à 50 km)

Dans cette région, la température augmente avec l’altitude. Cet échauffement est dû à l’absorption des ultra-violets solaires par l’ozone.
La concentration maximale d’ozone se situe dans la stratosphère, entre 25 et 30 km d’altitude. C’est cette zone, dans laquelle la concentration d’ozone est maximale, que l’on appelle la “couche d’ozone”.
Elle nous protège des rayons Ultra-Violets (U. V.) émis par le soleil.

  • La mésosphère (de 50 à 85 km)

Dans cette zone, la température diminue à nouveau. Il s'agit de la zone de transition entre la Terre et l’Espace, où les météorites sont détruites.

  • La thermosphère (de 85 à 500 km)

Dans cette zone, la température augmente fortement à cause de dégagements de chaleur. La température peut atteindre jusqu’à 2 000°C.

  • L’exosphère (à partir de 500 km)

Dans cette région, la température continue à augmenter.

La séparation entre la troposphère et la stratosphère est appelée "tropopause". Celle entre la stratosphère et la mésosphère est appelée "stratopause". Celle entre la mésosphère et la thermosphère est appelée "mésopause". Celle entre la thermosphère et l’exosphère est appelée "thermopause"

Ces 5 grandes zones ne sont pas étanches. Lors de fortes tempêtes, par exemple, des incursions d’ozone stratosphérique augmentent les concentrations d’ozone, dans la troposphère.