Nous vivons au fond d’un océan invisible appelé l’atmosphère, une couche de gaz entourant notre planète. L’azote et l’oxygène représentent 99 pour cent des gaz dans l’air sec, l’argon, le dioxyde de carbone, l’hélium, le néon et d’autres gaz constituant des portions minuscules. La vapeur d’eau et la poussière font également partie de l’atmosphère terrestre. D’autres planètes et lunes ont des atmosphères très différentes, et certaines n’ont pas d’atmosphères du tout.,
l’atmosphère est si étendue que nous la remarquons à peine, mais son poids est égal à une couche d’eau de plus de 10 mètres (34 pieds) de profondeur couvrant toute la planète. Le fond 30 kilomètres (19 miles) de l’atmosphère contient environ 98 pour cent de sa masse. L’atmosphère de l’air est beaucoup plus mince à haute altitude. Il n’y a pas d’atmosphère dans l’espace.
Les scientifiques disent que beaucoup de gaz dans notre atmosphère ont été éjectés dans l’air par les premiers volcans. À cette époque, il y aurait eu peu ou pas d’oxygène libre autour de la Terre., L’oxygène libre est constitué de molécules d’oxygène non attachées à un autre élément, comme le carbone (pour former du dioxyde de carbone) ou l’hydrogène (pour former de l’eau).
l’oxygène libre peut avoir été ajouté à l’atmosphère par des organismes primitifs, probablement des bactéries, lors de la photosynthèse. La photosynthèse est le processus qu’une plante ou un autre autotrophe utilise pour fabriquer de la nourriture et de l’oxygène à partir de dioxyde de carbone et d’eau. Plus tard, des formes plus complexes de vie végétale ont ajouté plus d’oxygène à l’atmosphère. L’oxygène dans l’atmosphère actuelle a probablement mis des millions d’années à s’accumuler.,
l’atmosphère agit comme un filtre gigantesque, empêchant la plupart des rayonnements ultraviolets tout en laissant entrer les rayons chauffants du soleil. Le rayonnement Ultraviolet est nocif pour les êtres vivants et est ce qui cause les coups de soleil. La chaleur solaire, en revanche, est nécessaire à toute vie sur Terre.
l’atmosphère terrestre a une structure en couches. Du sol vers le ciel, les couches sont la troposphère, la stratosphère, la mésosphère, la thermosphère et l’exosphère. Une autre couche, appelée ionosphère, s’étend de la mésosphère à l’exosphère. Au-delà de l’exosphère se trouve l’espace., Les limites entre les couches atmosphériques ne sont pas clairement définies et changent en fonction de la latitude et de la saison.
Troposphère
La troposphère est la plus basse couche atmosphérique. En moyenne, la troposphère s’étend du sol à environ 10 kilomètres (6 miles) de haut, allant d’environ 6 km (4 miles) à l’pôles à plus de 16 kilomètres (10 miles) à l’Équateur. Le sommet de la troposphère est plus élevé en été qu’en hiver.
presque tous les temps se développent dans la troposphère car elle contient presque toute la vapeur d’eau de l’atmosphère., Des nuages, du brouillard de basse altitude aux têtes d’orage en passant par les cirrus de haute altitude, se forment dans la troposphère. Les masses d’Air, zones de systèmes à haute et basse pression, sont déplacées par les vents dans la troposphère. Ces systèmes météorologiques entraînent des changements météorologiques quotidiens ainsi que des modèles météorologiques saisonniers et des systèmes climatiques, tels que El Nino.
L’Air dans la troposphère s’amincit à mesure que l’altitude augmente. Il y a moins de molécules d’oxygène au sommet du Mont Everest, au Népal, par exemple, que sur une plage D’Hawaï. C’est pourquoi les alpinistes utilisent souvent des bidons d’oxygène lorsqu’ils escaladent de grands sommets., L’air mince est également la raison pour laquelle les hélicoptères ont de la difficulté à manœuvrer à haute altitude. En fait, un hélicoptère n’a pas pu atterrir sur le mont Everest avant 2005.
lorsque l’air dans la troposphère s’amincit, la température diminue. C’est pourquoi les sommets des montagnes sont généralement beaucoup plus froids que les vallées en dessous. Les scientifiques pensaient que la température continuait de baisser à mesure que l’altitude augmentait au-delà de la troposphère. Mais les données collectées avec des ballons météorologiques et des fusées ont montré que ce n’est pas le cas. Dans la basse stratosphère, la température reste presque constante., À mesure que l’altitude augmente dans la stratosphère, la température augmente.
la chaleur solaire pénètre facilement dans la troposphère. Cette couche absorbe également la chaleur qui est réfléchie par le sol dans un processus appelé effet de serre. L’effet de serre est nécessaire à la vie sur Terre. Les gaz à effet de serre les plus abondants de l’atmosphère sont le dioxyde de carbone, la vapeur d’eau et le méthane.
des vents rapides et de haute altitude appelés courants-jets tourbillonnent autour de la planète près de la limite supérieure de la troposphère. Les courants-jets sont extrêmement importants pour l’industrie du transport aérien., Les avions économisent du temps et de l’argent en volant dans des courants-jets au lieu de la basse troposphère, où l’air est plus épais.
Stratosphère
La troposphère tend à changer soudainement et violemment, mais l’atmosphère est calme. La stratosphère s’étend de la tropopause, la limite supérieure de la troposphère, à environ 50 kilomètres (32 miles) au-dessus de la surface de la Terre.
de forts vents horizontaux soufflent dans la stratosphère, mais il y a peu de turbulence. C’est idéal pour les avions qui peuvent voler dans cette partie de l’atmosphère.
la stratosphère est très sèche et les nuages sont rares., Ceux qui se forment sont minces et vaporeux. Ils sont appelés nuages nacrés. Parfois, ils sont appelés nuages de nacre parce que leurs couleurs ressemblent à celles d’une coquille de mollusque.
la stratosphère est cruciale pour la vie sur terre car elle contient de petites quantités d’ozone, une forme d’oxygène qui empêche les rayons UV nocifs d’atteindre la Terre. La région de la stratosphère où se trouve cette mince couche d’ozone s’appelle la couche d’ozone. La couche d’ozone de la stratosphère est inégale et plus mince près des pôles. La quantité d’ozone dans l’atmosphère terrestre diminue régulièrement., Les scientifiques ont établi un lien entre l’utilisation de produits chimiques tels que les chlorofluorocarbones (CFC) et l’appauvrissement de la couche d’ozone.
Mésosphère
La mésosphère s’étend de la stratopause (la limite supérieure de la stratosphère) à environ 85 kilomètres (53 miles) au-dessus de la surface de la Terre. Ici, les températures commencent à nouveau à baisser.
la mésosphère a les températures les plus froides de l’atmosphère, plongeant aussi bas que -120 degrés Celsius (-184 degrés Fahrenheit, ou 153 kelvin). La mésosphère a également les nuages les plus élevés de l’atmosphère. Par temps clair, vous pouvez parfois les voir comme des feux follets argentés immédiatement après le coucher du soleil., Ils sont appelés nuages noctilucents, ou nuages brillants de nuit. La mésosphère est si froide que les nuages noctilucents sont en fait des nuages de vapeur d’eau—glace gelés.
Les étoiles filantes – la combustion ardente des météores, de la poussière et des roches de l’espace—sont visibles dans la mésosphère. La plupart des étoiles filantes ont la taille d’un grain de sable et brûlent avant d’entrer dans la stratosphère ou la troposphère. Cependant, certains météores ont la taille de cailloux ou même de rochers., Leurs couches externes brûlent alors qu’elles traversent la mésosphère, mais elles sont suffisamment massives pour tomber dans la basse atmosphère et s’écraser sur Terre sous forme de météorites.
la mésosphère est la partie la moins comprise de l’atmosphère terrestre. Il est trop haut pour que les avions ou les ballons météorologiques puissent fonctionner, mais trop bas pour les engins spatiaux. Les fusées-sondes ont fourni aux météorologues et aux astronomes leurs seules données significatives sur cette partie importante de l’atmosphère. Les fusées-sondes sont des instruments de recherche sans pilote qui collectent des données lors de vols suborbitaux.,
peut-être parce que la mésosphère est si peu comprise, elle abrite deux mystères météorologiques: les sprites et les elfes. Les Sprites sont des décharges électriques verticales rougeâtres qui apparaissent au – dessus des têtes de tonnerre, dans la stratosphère supérieure et la mésosphère. Les elfes sont des décharges sombres en forme de halo qui apparaissent encore plus haut dans la mésosphère.
ionosphère
l’ionosphère s’étend de la moitié supérieure de la mésosphère jusqu’à l’exosphère. Cette couche atmosphérique conduit l’électricité.
l’ionosphère est nommée pour les ions créés par les particules énergétiques de la lumière du soleil et de l’espace., Les Ions sont des atomes dans lesquels le nombre d’électrons n’est pas égal au nombre de protons, donnant à l’atome une charge positive (moins d’électrons que les protons) ou négative (plus d’électrons que les protons). Les Ions sont créés lorsque de puissants rayons x et rayons UV frappent les électrons des atomes.
l’ionosphère—une couche d’électrons libres et d’ions-réfléchit les ondes radio. Guglielmo Marconi, le” Père du Sans-Fil », a contribué à le prouver en 1901 lorsqu’il a envoyé un signal radio de Cornwall, en Angleterre, à St.John’s, à Terre-Neuve, au Canada., L’expérience de Marconi a démontré que les signaux radio ne voyageaient pas en ligne droite, mais rebondissaient sur une couche atmosphérique—l’ionosphère.
l’ionosphère est divisée en couches distinctes, appelées couches D, E, F1 et F2. Comme toutes les autres parties de l’atmosphère, ces couches varient en fonction de la saison et de la latitude. Les changements dans l’ionosphère se produisent en fait sur une base quotidienne. La couche D basse, qui absorbe les ondes radio à haute fréquence, et la couche E disparaissent en fait la nuit, ce qui signifie que les ondes radio peuvent atteindre plus haut dans l’ionosphère., C’est pourquoi les stations de radio AM peuvent étendre leur portée de centaines de kilomètres chaque nuit.
l’ionosphère réfléchit également les particules du vent solaire, le flux de particules fortement chargées éjectées par le soleil. Ces affichages électriques créent des aurores (affichages lumineux) appelées Lumières Du Nord et du Sud.
la Thermosphère
La thermosphère est la couche la plus épaisse dans l’atmosphère. Seuls les gaz les plus légers—principalement l’oxygène, l’hélium et l’hydrogène—se trouvent ici.,
la thermosphère s’étend de la mésopause (la limite supérieure de la mésosphère) à 690 kilomètres (429 miles) au-dessus de la surface de la Terre. Ici, des molécules de gaz finement dispersées absorbent les rayons x et le rayonnement ultraviolet. Ce processus d’absorption propulse les molécules dans la thermosphère à de grandes vitesses et à des températures élevées. Les températures dans la thermosphère peuvent atteindre 1 500 degrés Celsius (2 732 degrés Fahrenheit, ou 1 773 kelvin).
bien que la température soit très élevée, il n’y a pas beaucoup de chaleur. Comment est-ce possible?, La chaleur est créée lorsque les molécules sont excitées et transfèrent de l’énergie d’une molécule à une autre. La chaleur se produit dans une zone de haute pression (pensez à l’eau bouillante dans une casserole). Puisqu’il y a très peu de pression dans la thermosphère, il y a peu de transfert de chaleur.
Le télescope spatial Hubble et la Station spatiale internationale (ISS) orbitent autour de la terre dans la thermosphère. Même si la thermosphère est la deuxième couche la plus élevée de l’atmosphère terrestre, les satellites qui opèrent ici sont en « orbite terrestre basse »., »
exosphère
la zone de fluctuation entre la thermosphère et l’exosphère s’appelle la turbopause. Le niveau le plus bas de l’exosphère est appelé l’exobase. À la limite supérieure de l’exosphère, l’ionosphère se confond avec l’espace interplanétaire, ou l’espace entre les planètes.
l’exosphère se dilate et se contracte au contact des tempêtes solaires. Dans les tempêtes solaires, les particules sont projetées dans l’espace à partir d’événements explosifs sur le soleil, tels que les éruptions solaires et les éjections de masse coronale (CME).,
Les tempêtes solaires peuvent comprimer l’exosphère à seulement 1000 kilomètres (620 miles) au-dessus de la Terre. Lorsque le soleil est calme, l’exosphère peut s’étendre sur 10 000 kilomètres (6 214 miles).
l’Hydrogène, l’élément le plus léger dans l’univers, domine la fine atmosphère de l’exosphère. Seules des traces d’hélium, de dioxyde de carbone, d’oxygène et d’autres gaz sont présentes.
de nombreux satellites météorologiques orbitent autour de la terre dans l’exosphère. La partie inférieure de l’exosphère comprend l’orbite terrestre basse, tandis que l’orbite terrestre moyenne est plus élevée dans l’atmosphère.,
la limite supérieure de l’exosphère est visible sur les images satellites de la Terre. Appelée geocorona, c’est l’illumination bleue floue qui entoure la Terre.
atmosphères Extraterrestres
Toutes les planètes de notre système solaire ont des atmosphères. La plupart de ces atmosphères sont radicalement différentes de celles de la terre, bien qu’elles contiennent beaucoup des mêmes éléments.
Le système solaire a deux grands types de planètes: les planètes terrestres (Mercure, Vénus, Terre et Mars) et les géantes gazeuses (Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune).,
les atmosphères des planètes terrestres sont quelque peu similaires à celles de la Terre. L’atmosphère de mercure ne contient qu’une mince exosphère dominée par l’hydrogène, l’hélium et l’oxygène. L’atmosphère de Vénus est beaucoup plus épaisse que celle de la Terre, empêchant une vision claire de la planète. Son atmosphère est dominée par le dioxyde de carbone et présente des nuages tourbillonnants d’acide sulfurique. L’atmosphère sur Mars est également dominée par le dioxyde de carbone, bien que contrairement à Vénus, elle soit assez mince.
Les géantes gazeuses sont composées de gaz. Leurs atmosphères sont presque entièrement de l’hydrogène et de l’hélium., La présence de méthane dans les atmosphères D’Uranus et de Neptune donne aux planètes leur couleur bleu vif.
dans les atmosphères inférieures de Jupiter et Saturne, des nuages d’eau, d’ammoniac et de sulfure d’hydrogène forment des bandes claires. Les vents rapides séparent les bandes de couleur claire, appelées zones, des bandes de couleur foncée, appelées ceintures. D’autres phénomènes météorologiques, tels que les cyclones et la foudre, créent des motifs dans les zones et les ceintures. La Grande Tache rouge de Jupiter est un cyclone vieux de plusieurs siècles qui est la plus grande tempête du système solaire.
Les lunes de certaines planètes ont leurs propres ambiances., La plus grande lune de Saturne, Titan, a une atmosphère épaisse faite principalement d’azote et de méthane. La façon dont la lumière du soleil décompose le méthane dans L’ionosphère de Titan aide à donner à la Lune une couleur orange.
La plupart des corps célestes, y compris tous les astéroïdes de la ceinture d’astéroïdes et notre propre Lune, n’ont pas d’atmosphères. L’absence d’atmosphère sur la Lune signifie qu’elle ne subit pas de temps. Sans vent ni eau pour les éroder, de nombreux cratères sur la Lune sont là depuis des centaines et même des milliers d’années.,
la façon dont l’atmosphère d’un corps céleste est structurée et de quoi elle est faite permettent aux astrobiologistes de spéculer sur le type de vie que la planète ou la Lune peut supporter. Les atmosphères sont donc des marqueurs importants de l’exploration spatiale.
l’atmosphère d’une planète ou d’une lune doit contenir des produits chimiques spécifiques pour soutenir la vie telle que nous la connaissons. Ces produits chimiques comprennent l’hydrogène, l’oxygène, l’azote et le carbone. Bien que Vénus, Mars et Titan aient des gaz atmosphériques similaires, il n’y a nulle part dans le système solaire en dehors de la Terre avec une atmosphère capable de soutenir la vie., L’atmosphère de vénus est beaucoup trop épais, Mars trop mince, et Titan est beaucoup trop froid.