Sciences de la Terre · Géophysique

L'Atmosphère
Terrestre

Enveloppe gazeuse protectrice de notre planète, l'atmosphère régule le climat, filtre les rayonnements et rend la vie possible à sa surface.

Structure verticale · Couches atmosphériques

Exosphère Couche externe extrêmement ténue où les molécules s'échappent dans l'espace. Orbites des satellites. > 600 km
Thermosphère La température augmente fortement avec l'altitude. Siège des aurores polaires et de la Station spatiale internationale. 80 – 600 km
Mésosphère Les températures diminuent jusqu'à −90 °C. Les météorites y brûlent. Nuages noctulescents. 50 – 80 km
Stratosphère Contient la couche d'ozone (O₃) qui absorbe 97 % des UV solaires. Température croissante avec l'altitude. 12 – 50 km
Troposphère Couche la plus dense (≈75 % de la masse totale). Siège de la météorologie, des nuages et des précipitations. 0 – 12 km

Chimie atmosphérique

Composition de l'air sec

Gaz Formule Proportion Visualisation
Diazote N₂ 78,09 %
Dioxygène O₂ 20,95 %
Argon Ar 0,93 %
Dioxyde de carbone CO₂ 0,042 % (422 ppm)
Néon, Hélium, Krypton… — Traces (< 0,002 %)
🛡️

Rôle protecteur

L'atmosphère constitue un bouclier contre les rayonnements ultraviolets solaires, grâce à la couche d'ozone stratosphérique. Elle ralentit aussi les météorites qui se consument dans la mésosphère avant d'atteindre le sol.

🌡️

Effet de serre

Les gaz à effet de serre (CO₂, CH₄, H₂O, N₂O) absorbent le rayonnement infrarouge terrestre et le réémettent vers la surface. Sans effet de serre naturel, la température moyenne serait de −18 °C au lieu de +15 °C.

💨

Circulation atmosphérique

  • Cellule de Hadley (tropiques)
  • Cellule de Ferrel (latitudes moyennes)
  • Cellule polaire
  • Jet-streams à 10–15 km d'altitude
  • Alizés et vents d'ouest dominants
☀️

Bilan radiatif

La Terre reçoit en moyenne 340 W/m² du Soleil. L'atmosphère et la surface en réfléchissent environ 30 % (albédo). Le reste est absorbé puis réémis sous forme de chaleur, maintenant l'équilibre thermique.

🌧️

Cycle hydrologique

L'atmosphère contient en permanence environ 12 900 km³ d'eau sous forme de vapeur. L'évaporation, la condensation et les précipitations redistribuent l'eau douce sur la planète, alimentant rivières et nappes phréatiques.

⚠️

Enjeux contemporains

  • Hausse du CO₂ (+50 % depuis l'ère préindustrielle)
  • Réchauffement climatique (+1,2 °C en 2024)
  • Réduction de la couche d'ozone (CFC)
  • Pollution atmosphérique et particules fines (PM2,5)
  • Acidification des précipitations

La masse totale de l'atmosphère est d'environ 5,15 × 10¹⁸ kg, soit seulement 0,00009 % de la masse de la Terre. Malgré cette légèreté relative, elle exerce une pression de 101 325 Pa (1 atm) au niveau de la mer — soit une force équivalente à une colonne d'eau de 10 mètres pesant sur chaque centimètre carré de surface.

Paléoclimatologie

Évolution au fil des ères géologiques

Période Évènement majeur Impact sur l'atmosphère
−4,5 Ga Dégazage volcanique primordial Atmosphère de H₂O, CO₂, N₂, CH₄ — sans O₂
−3,5 Ga Apparition des cyanobactéries Début de la photosynthèse oxygénique
−2,4 Ga Grande Oxydation L'O₂ s'accumule : extinction massive anaérobie
−600 Ma Terre boule de neige CO₂ très bas, glaciation globale
Aujourd'hui Anthropocène Hausse rapide du CO₂ et des GES d'origine humaine