La stratosphère est l'une des couches supérieures de la coquille aérienne de notre planète. Il commence à une altitude d'environ 11 km au-dessus du sol. Les avions de ligne ne volent plus ici et les nuages se forment rarement. Dans la stratosphère se trouve l'ozone, une fine coquille qui protège la planète de la pénétration des rayons ultraviolets nocifs.
L'enveloppe aérienne de la planète
L'atmosphère est la coque gazeuse de la Terre, adjacente par sa surface interne à l'hydrosphère et à la croûte terrestre. Sa limite extérieure passe progressivement dans l’espace. La composition de l'atmosphère comprend des gaz : azote, oxygène, argon, dioxyde de carbone, etc., ainsi que des impuretés sous forme de poussières, de gouttelettes d'eau, de cristaux de glace et de produits de combustion. Le rapport des principaux éléments de la coque aérienne reste constant. Les exceptions sont le dioxyde de carbone et l'eau - leur quantité dans l'atmosphère change souvent.
Couches de coque à gaz
L'atmosphère est divisée en plusieurs couches, situées les unes au-dessus des autres et présentant des caractéristiques dans leur composition :
couche limite - directement adjacente à la surface de la planète, s'étendant jusqu'à une hauteur de 1 à 2 km ;
troposphère - la deuxième couche, la limite extérieure est située en moyenne à une altitude de 11 km, presque toute la vapeur d'eau de l'atmosphère est concentrée ici, des nuages se forment, des cyclones et des anticyclones apparaissent, et à mesure que l'altitude augmente, la température augmente ;
tropopause - une couche de transition caractérisée par l'arrêt de la baisse de température ;
la stratosphère est une couche qui s'étend jusqu'à une hauteur de 50 km et est divisée en trois zones : de 11 à 25 km la température change légèrement, de 25 à 40 la température augmente, de 40 à 50 la température reste constante (stratopause) ;
la mésosphère s'étend jusqu'à une hauteur de 80 à 90 km ;
la thermosphère atteint 700-800 km au-dessus du niveau de la mer, ici à une altitude de 100 km se trouve la ligne Karman, qui est considérée comme la frontière entre l'atmosphère terrestre et l'espace ;
L'exosphère est également appelée zone de diffusion ; les particules de matière s'y perdent grandement et s'envolent dans l'espace.
Changements de température dans la stratosphère
Ainsi, la stratosphère est la partie de la coque gazeuse de la planète qui suit la troposphère. Ici, la température de l'air, constante tout au long de la tropopause, commence à changer. La hauteur de la stratosphère est d'environ 40 km. La limite inférieure est de 11 km au-dessus du niveau de la mer. À partir de ce point, la température subit de légers changements. A une altitude de 25 km, la vitesse de chauffage commence à augmenter lentement. A 40 km d'altitude, la température passe de -56,5º à +0,8ºС. Elle reste ensuite proche de zéro degré jusqu'à une altitude de 50-55 km. La zone comprise entre 40 et 55 kilomètres est appelée stratopause car la température ne change pas ici. C'est une zone de transition de la stratosphère à la mésosphère.
Caractéristiques de la stratosphère
La stratosphère terrestre contient environ 20 % de la masse de l'atmosphère entière. L'air ici est si raréfié qu'il est impossible pour une personne de rester sans une combinaison spatiale spéciale. Ce fait est l’une des raisons pour lesquelles les vols dans la stratosphère n’ont commencé que relativement récemment.
Une autre caractéristique de la coque gazeuse de la planète à une altitude de 11 à 50 km est la très petite quantité de vapeur d'eau. Pour cette raison, les nuages ne se forment presque jamais dans la stratosphère. Il n’y a tout simplement aucun matériau de construction pour eux. Cependant, il est rarement possible d'observer les nuages dits de nacre avec lesquels la stratosphère est « décorée » (photo ci-dessous) à une altitude de 20-30 km au-dessus du niveau de la mer. De fines formations, comme si elles brillaient de l’intérieur, peuvent être observées après le coucher du soleil ou avant son lever. La forme des nuages nacrés est semblable à celle des cirrus ou des cirrocumulus.
La couche d'ozone sur Terre
La principale caractéristique distinctive de la stratosphère est la concentration maximale d'ozone dans toute l'atmosphère. Il se forme sous l'influence de la lumière du soleil et protège toute vie sur la planète de leurs rayonnements destructeurs. La couche d'ozone sur Terre est située à une altitude de 20 à 25 km au-dessus du niveau de la mer. Les molécules d'O 3 sont réparties dans toute la stratosphère et existent même près de la surface de la planète, mais c'est à ce niveau que l'on observe leur concentration la plus élevée.
Il convient de noter que la couche d'ozone sur Terre ne mesure que 3 à 4 mm. Ce sera son épaisseur si les particules de ce gaz sont placées dans des conditions de pression normales, par exemple près de la surface de la planète. L'ozone se forme à la suite de la décomposition d'une molécule d'oxygène en deux atomes sous l'influence du rayonnement ultraviolet. L'un d'eux se combine avec une molécule « pleine » et de l'ozone se forme - O 3.
Défenseur dangereux
Ainsi, la stratosphère est aujourd’hui une couche de l’atmosphère plus explorée qu’au début du siècle dernier. Cependant, l’avenir de la couche d’ozone, sans laquelle la vie sur Terre n’aurait pas vu le jour, reste incertain. Alors que les pays réduisent la production de fréon, certains scientifiques affirment que cela n'apportera pas beaucoup d'avantages, du moins à ce rythme, tandis que d'autres affirment que cela n'est pas du tout nécessaire, puisque la majeure partie des substances nocives se forme naturellement. Le temps jugera qui a raison.
L'atmosphère terrestre est la coquille gazeuse de la planète. La limite inférieure de l'atmosphère passe près de la surface de la Terre (hydrosphère et croûte terrestre) et la limite supérieure est la zone en contact avec l'espace (122 km). L'atmosphère contient de nombreux éléments différents. Les principaux sont : 78 % d'azote, 20 % d'oxygène, 1 % d'argon, dioxyde de carbone, néon gallium, hydrogène, etc. Des faits intéressants peuvent être trouvés à la fin de l’article ou en cliquant sur.
L'atmosphère comporte des couches d'air clairement définies. Les couches d'air diffèrent les unes des autres par leur température, leur différence de gaz et leur densité. Il convient de noter que les couches de la stratosphère et de la troposphère protègent la Terre du rayonnement solaire. Dans les couches supérieures, un organisme vivant peut recevoir une dose mortelle du spectre solaire ultraviolet. Pour accéder rapidement au calque d'atmosphère souhaité, cliquez sur le calque correspondant :
Troposphère et tropopause
Troposphère - température, pression, altitude
La limite supérieure est d'environ 8 à 10 km. Aux latitudes tempérées, elle est de 16 à 18 km et aux latitudes polaires, de 10 à 12 km. Troposphère- C'est la couche principale inférieure de l'atmosphère. Cette couche contient plus de 80 % de la masse totale de l’air atmosphérique et près de 90 % de toute la vapeur d’eau. C'est dans la troposphère que naissent la convection et la turbulence, que les cyclones se forment et se produisent. Température diminue avec l'augmentation de l'altitude. Pente : 0,65°/100 m La terre et l'eau chauffées réchauffent l'air ambiant. L'air chauffé monte, se refroidit et forme des nuages. La température dans les limites supérieures de la couche peut atteindre - 50/70 °C.
C'est dans cette couche que se produisent les changements des conditions climatiques. La limite inférieure de la troposphère est appelée niveau du sol, car il contient beaucoup de micro-organismes volatils et de poussière. La vitesse du vent augmente avec l'augmentation de la hauteur dans cette couche.
Tropopause
C'est la couche de transition de la troposphère à la stratosphère. Ici, la dépendance à la diminution de la température avec l'augmentation de l'altitude s'arrête. La tropopause est l'altitude minimale à laquelle le gradient vertical de température descend à 0,2°C/100 m. La hauteur de la tropopause dépend d'événements climatiques forts tels que les cyclones. La hauteur de la tropopause diminue au-dessus des cyclones et augmente au-dessus des anticyclones.
Stratosphère et Stratopause
La hauteur de la couche stratosphérique est d'environ 11 à 50 km. Il y a un léger changement de température à une altitude de 11 à 25 km. A une altitude de 25 à 40 km, on observe inversion températures, de 56,5 s'élève à 0,8°C. De 40 km à 55 km la température reste à 0°C. Cette zone s'appelle - Stratopause.
Dans la stratosphère, on observe l'effet du rayonnement solaire sur les molécules de gaz ; elles se dissocient en atomes. Il n'y a presque pas de vapeur d'eau dans cette couche. Les avions commerciaux supersoniques modernes volent à des altitudes allant jusqu'à 20 km en raison de conditions de vol stables. Les ballons météorologiques à haute altitude s'élèvent à une hauteur de 40 km. Il y a ici des courants d'air stables, leur vitesse atteint 300 km/h. Également concentré dans cette couche ozone, une couche qui absorbe les rayons ultraviolets.
Mésosphère et mésopause - composition, réactions, température
La couche mésosphérique commence à environ 50 km d'altitude et se termine entre 80 et 90 km. Les températures diminuent avec l'altitude, d'environ 0,25 à 0,3°C/100 m. Le principal effet énergétique ici est l'échange de chaleur radiante. Processus photochimiques complexes impliquant des radicaux libres (a 1 ou 2 électrons non appariés) car ils mettent en œuvre briller atmosphère.
Presque tous les météores brûlent dans la mésosphère. Les scientifiques ont nommé cette zone - Ignorosphère. Cette zone est difficile à explorer, car l'aviation aérodynamique y est très mauvaise en raison de la densité de l'air, 1000 fois inférieure à celle de la Terre. Et pour le lancement de satellites artificiels, la densité reste très élevée. Les recherches sont menées à l'aide de fusées météorologiques, mais c'est une perversion. Mésopause couche de transition entre la mésosphère et la thermosphère. A une température d'au moins -90°C.
Ligne Karman
Ligne de poche appelée la frontière entre l'atmosphère terrestre et l'espace. Selon la Fédération internationale de l'aviation (FAI), la hauteur de cette frontière est de 100 km. Cette définition a été donnée en l'honneur du scientifique américain Theodore Von Karman. Il a déterminé qu'à peu près à cette altitude, la densité de l'atmosphère est si faible que l'aviation aérodynamique devient ici impossible, car la vitesse de l'avion doit être plus grande. vitesse de fuite. A une telle hauteur, la notion de mur du son perd son sens. Ici, l'avion ne peut être contrôlé qu'en utilisant des forces réactives.
Thermosphère et Thermopause
La limite supérieure de cette couche est d'environ 800 km. La température s'élève jusqu'à environ 300 km d'altitude où elle atteint environ 1 500 K. Au-dessus, la température reste inchangée. Dans cette couche se produit aurore- Se produit à la suite de l'effet du rayonnement solaire sur l'air. Ce processus est également appelé ionisation de l’oxygène atmosphérique.
En raison de la faible raréfaction de l'air, les vols au-dessus de la ligne Karman ne sont possibles que le long de trajectoires balistiques. Tous les vols orbitaux habités (à l'exception des vols vers la Lune) ont lieu dans cette couche de l'atmosphère.
Exosphère - densité, température, hauteur
La hauteur de l'exosphère est supérieure à 700 km. Ici, le gaz est très raréfié et le processus se déroule dissipation— fuite de particules dans l'espace interplanétaire. La vitesse de ces particules peut atteindre 11,2 km/s. Une augmentation de l'activité solaire entraîne une expansion de l'épaisseur de cette couche.
- La coque à gaz ne vole pas dans l'espace à cause de la gravité. L'air est constitué de particules qui ont leur propre masse. De la loi de la gravité, nous pouvons conclure que tout objet ayant une masse est attiré vers la Terre.
- La loi de Buys-Ballot stipule que si vous êtes dans l'hémisphère nord et que vous vous tenez dos au vent, il y aura alors une zone de haute pression à droite et de basse pression à gauche. Dans l’hémisphère Sud, tout sera inversé.
L’enveloppe gazeuse entourant notre planète Terre, appelée atmosphère, est constituée de cinq couches principales. Ces couches proviennent de la surface de la planète, du niveau de la mer (parfois en dessous) et s'élèvent vers l'espace extra-atmosphérique dans la séquence suivante :
- Troposphère;
- Stratosphère;
- Mésosphère ;
- Thermosphère ;
- Exosphère.
Schéma des principales couches de l'atmosphère terrestre
Entre chacune de ces cinq couches principales se trouvent des zones de transition appelées « pauses » où se produisent des changements de température, de composition et de densité de l’air. Avec les pauses, l'atmosphère terrestre comprend un total de 9 couches.
Troposphère : là où le temps se produit
De toutes les couches de l'atmosphère, la troposphère est celle que nous connaissons le mieux (que vous le réalisiez ou non), puisque nous vivons sur son fond, la surface de la planète. Il enveloppe la surface de la Terre et s’étend vers le haut sur plusieurs kilomètres. Le mot troposphère signifie « changement du globe ». Un nom très approprié, puisque c’est dans cette couche que se produit notre météo quotidienne.
Partant de la surface de la planète, la troposphère s'élève jusqu'à une hauteur de 6 à 20 km. Le tiers inférieur de la couche, le plus proche de nous, contient 50 % de tous les gaz atmosphériques. C'est la seule partie de toute l'atmosphère qui respire. Du fait que l'air est chauffé par le bas par la surface de la Terre, qui absorbe l'énergie thermique du Soleil, la température et la pression de la troposphère diminuent avec l'augmentation de l'altitude.
Au sommet se trouve une fine couche appelée tropopause, qui n’est qu’un tampon entre la troposphère et la stratosphère.
Stratosphère : foyer de l'ozone
La stratosphère est la couche suivante de l'atmosphère. Il s'étend de 6 à 20 km à 50 km au-dessus de la surface de la Terre. C’est la couche dans laquelle volent la plupart des avions de ligne commerciaux et des montgolfières.
Ici, l'air ne circule pas de haut en bas, mais se déplace parallèlement à la surface dans des courants d'air très rapides. À mesure que l'on augmente, la température augmente, grâce à l'abondance d'ozone (O3) d'origine naturelle, un sous-produit du rayonnement solaire et de l'oxygène, qui a la capacité d'absorber les rayons ultraviolets nocifs du soleil (toute augmentation de la température avec l'altitude en météorologie est connue). comme une "inversion").
Parce que la stratosphère a des températures plus chaudes au bas et des températures plus froides au sommet, la convection (mouvement vertical des masses d'air) est rare dans cette partie de l'atmosphère. En fait, vous pouvez observer une tempête qui fait rage dans la troposphère depuis la stratosphère, car la couche agit comme une calotte de convection qui empêche les nuages orageux de pénétrer.
Après la stratosphère se trouve à nouveau une couche tampon, cette fois appelée stratopause.
Mésosphère : atmosphère moyenne
La mésosphère est située à environ 50 à 80 km de la surface de la Terre. La haute mésosphère est l'endroit naturel le plus froid de la planète, où les températures peuvent descendre en dessous de -143°C.
Thermosphère : haute atmosphère
Après la mésosphère et la mésopause vient la thermosphère, située entre 80 et 700 km au-dessus de la surface de la planète, et contient moins de 0,01 % de l'air total de l'enveloppe atmosphérique. Les températures ici atteignent jusqu'à +2000°C, mais en raison de l'extrême rareté de l'air et du manque de molécules de gaz pour transférer la chaleur, ces températures élevées sont perçues comme très froides.
Exosphère : la frontière entre l'atmosphère et l'espace
À une altitude d'environ 700 à 10 000 km au-dessus de la surface de la Terre se trouve l'exosphère - la limite externe de l'atmosphère, limitrophe de l'espace. Ici, les satellites météorologiques tournent autour de la Terre.
Et l'ionosphère ?
L'ionosphère n'est pas une couche distincte, mais en fait le terme est utilisé pour désigner l'atmosphère entre 60 et 1 000 km d'altitude. Il comprend les parties supérieures de la mésosphère, la totalité de la thermosphère et une partie de l'exosphère. L'ionosphère tire son nom du fait que dans cette partie de l'atmosphère, le rayonnement du Soleil est ionisé lorsqu'il traverse les champs magnétiques terrestres en et. Ce phénomène est observé depuis le sol sous forme d'aurores boréales.
La structure et la composition de l’atmosphère terrestre, il faut le dire, n’ont pas toujours été des valeurs constantes à l’une ou l’autre période du développement de notre planète. Aujourd'hui, la structure verticale de cet élément, qui a une « épaisseur » totale de 1,5 à 2 000 km, est représentée par plusieurs couches principales, notamment :
- Troposphère.
- Tropopause.
- Stratosphère.
- Stratopause.
- Mésosphère et mésopause.
- Thermosphère.
- Exosphère.
Éléments de base de l'atmosphère
La troposphère est une couche dans laquelle on observe de forts mouvements verticaux et horizontaux ; c'est ici que se forment les phénomènes météorologiques, sédimentaires et climatiques. Il s'étend sur 7 à 8 kilomètres de la surface de la planète presque partout, à l'exception des régions polaires (jusqu'à 15 km là-bas). Dans la troposphère, on observe une diminution progressive de la température, d'environ 6,4°C à chaque kilomètre d'altitude. Cet indicateur peut différer selon les latitudes et les saisons.
La composition de l'atmosphère terrestre dans cette partie est représentée par les éléments suivants et leurs pourcentages :
Azote - environ 78 pour cent ;
Oxygène - près de 21 pour cent ;
Argon - environ un pour cent ;
Dioxyde de carbone - moins de 0,05%.
Composition unique jusqu'à une altitude de 90 kilomètres
De plus, on y trouve de la poussière, des gouttelettes d'eau, de la vapeur d'eau, des produits de combustion, des cristaux de glace, des sels marins, de nombreuses particules d'aérosol, etc. Cette composition de l'atmosphère terrestre s'observe jusqu'à environ quatre-vingt-dix kilomètres d'altitude, l'air est donc à peu près la même composition chimique, non seulement dans la troposphère, mais également dans les couches sus-jacentes. Mais là-bas, l'atmosphère a des propriétés physiques fondamentalement différentes. La couche qui a une composition chimique générale s’appelle l’homosphère.
Quels autres éléments composent l’atmosphère terrestre ? En pourcentage (en volume, dans l'air sec) de gaz tels que le krypton (environ 1,14 x 10 -4), le xénon (8,7 x 10 -7), l'hydrogène (5,0 x 10 -5), le méthane (environ 1,7 x 10 -5) sont représentés ici. 4), le protoxyde d'azote (5,0 x 10 -5), etc. En pourcentage massique, la plupart des composants répertoriés sont le protoxyde d'azote et l'hydrogène, suivis de l'hélium, du krypton, etc.
Propriétés physiques des différentes couches atmosphériques
Les propriétés physiques de la troposphère sont étroitement liées à sa proximité avec la surface de la planète. De là, la chaleur solaire réfléchie sous forme de rayons infrarouges est redirigée vers le haut, impliquant des processus de conduction et de convection. C'est pourquoi la température diminue avec l'éloignement de la surface terrestre. Ce phénomène est observé jusqu'à la hauteur de la stratosphère (11-17 kilomètres), puis la température devient quasiment inchangée jusqu'à 34-35 km, puis la température remonte jusqu'à des altitudes de 50 kilomètres (la limite supérieure de la stratosphère). . Entre la stratosphère et la troposphère se trouve une fine couche intermédiaire de tropopause (jusqu'à 1 à 2 km), où des températures constantes sont observées au-dessus de l'équateur - environ moins 70 ° C et en dessous. Au-dessus des pôles, la tropopause « se réchauffe » en été jusqu'à moins 45°C ; en hiver, les températures oscillent ici autour de -65°C.
La composition gazeuse de l'atmosphère terrestre comprend un élément aussi important que l'ozone. Il y en a relativement peu à la surface (dix puissance moins un pour cent), car le gaz se forme sous l'influence de la lumière solaire à partir de l'oxygène atomique présent dans les parties supérieures de l'atmosphère. En particulier, la majeure partie de l'ozone se trouve à une altitude d'environ 25 km, et l'ensemble de « l'écran d'ozone » est situé dans des zones allant de 7 à 8 km aux pôles, de 18 km à l'équateur et jusqu'à cinquante kilomètres au total au-dessus de l'altitude. surface de la planète.
L'atmosphère protège du rayonnement solaire
La composition de l'air dans l'atmosphère terrestre joue un rôle très important dans la préservation de la vie, car les éléments et compositions chimiques individuels limitent avec succès l'accès du rayonnement solaire à la surface de la Terre et aux personnes, animaux et plantes qui y vivent. Par exemple, les molécules de vapeur d'eau absorbent efficacement presque toutes les gammes de rayonnement infrarouge, à l'exception des longueurs comprises entre 8 et 13 microns. L'ozone absorbe le rayonnement ultraviolet jusqu'à une longueur d'onde de 3100 A. Sans sa fine couche (seulement 3 mm en moyenne si elle est placée à la surface de la planète), seule l'eau à plus de 10 mètres de profondeur et les grottes souterraines où le rayonnement solaire ne pénètre pas. la portée peut être habitée.
Zéro Celsius à la stratopause
Entre les deux niveaux suivants de l'atmosphère, la stratosphère et la mésosphère, se trouve une couche remarquable : la stratopause. Cela correspond approximativement à la hauteur maximale de l'ozone et la température ici est relativement confortable pour l'homme - environ 0°C. Au-dessus de la stratopause, dans la mésosphère (commence quelque part à une altitude de 50 km et se termine à une altitude de 80-90 km), une baisse de température est à nouveau observée à mesure que l'on s'éloigne de la surface de la Terre (jusqu'à moins 70-80°C ). Les météores brûlent généralement complètement dans la mésosphère.
Dans la thermosphère - plus 2000 K !
La composition chimique de l'atmosphère terrestre dans la thermosphère (commence après la mésopause à des altitudes d'environ 85-90 à 800 km) détermine la possibilité d'un phénomène tel que le réchauffement progressif de couches d'« air » très raréfié sous l'influence du rayonnement solaire. . Dans cette partie de la « couverture d'air » de la planète, les températures varient de 200 à 2000 K, obtenues grâce à l'ionisation de l'oxygène (l'oxygène atomique est situé au-dessus de 300 km), ainsi que la recombinaison des atomes d'oxygène en molécules. , accompagné du dégagement d'une grande quantité de chaleur. La thermosphère est le lieu où se produisent les aurores.
Au-dessus de la thermosphère se trouve l'exosphère, la couche externe de l'atmosphère, à partir de laquelle la lumière et les atomes d'hydrogène en mouvement rapide peuvent s'échapper dans l'espace. La composition chimique de l'atmosphère terrestre est représentée ici principalement par des atomes d'oxygène individuels dans les couches inférieures, des atomes d'hélium dans les couches intermédiaires et presque exclusivement des atomes d'hydrogène dans les couches supérieures. Ici, des températures élevées règnent - environ 3 000 K et il n'y a pas de pression atmosphérique.
Comment s’est formée l’atmosphère terrestre ?
Mais comme mentionné ci-dessus, la planète n’a pas toujours eu une telle composition atmosphérique. Au total, il existe trois concepts sur l'origine de cet élément. La première hypothèse suggère que l'atmosphère a été entraînée par un processus d'accrétion à partir d'un nuage protoplanétaire. Cependant, cette théorie fait aujourd’hui l’objet de critiques importantes, car une telle atmosphère primaire aurait dû être détruite par le « vent » solaire provenant d’une étoile de notre système planétaire. De plus, on suppose que les éléments volatils ne pourraient pas être retenus dans la zone de formation des planètes telluriques en raison de températures trop élevées.
La composition de l'atmosphère primaire de la Terre, comme le suggère la deuxième hypothèse, pourrait avoir été formée en raison du bombardement actif de la surface par des astéroïdes et des comètes arrivés du voisinage du système solaire au cours des premiers stades de développement. Il est assez difficile de confirmer ou d'infirmer cette idée.
Expérience à IDG RAS
La plus plausible semble être la troisième hypothèse, selon laquelle l'atmosphère est apparue à la suite de la libération de gaz du manteau de la croûte terrestre il y a environ 4 milliards d'années. Ce concept a été testé à l'Institut de géographie de l'Académie des sciences de Russie lors d'une expérience appelée « Tsarev 2 », lorsqu'un échantillon d'une substance d'origine météorique a été chauffé sous vide. Ensuite, la libération de gaz tels que H 2, CH 4, CO, H 2 O, N 2, etc. a été enregistrée. Par conséquent, les scientifiques ont supposé à juste titre que la composition chimique de l'atmosphère primaire de la Terre comprenait de l'eau et du dioxyde de carbone, du fluorure d'hydrogène ( HF), monoxyde de carbone (CO), sulfure d'hydrogène (H 2 S), composés azotés, hydrogène, méthane (CH 4), vapeur d'ammoniac (NH 3), argon, etc. La vapeur d'eau de l'atmosphère primaire a participé à la formation de l'hydrosphère, le dioxyde de carbone était dans une plus grande mesure lié aux substances organiques et aux roches, l'azote passait dans la composition de l'air moderne, ainsi qu'à nouveau dans les roches sédimentaires et les substances organiques.
La composition de l'atmosphère primaire de la Terre ne permettait pas aux humains modernes d'y séjourner sans appareil respiratoire, car il n'y avait alors pas d'oxygène en quantité requise. Cet élément est apparu en quantités importantes il y a un milliard et demi d'années, ce qui serait lié au développement du processus de photosynthèse des algues bleu-vert et d'autres algues, qui sont les plus anciens habitants de notre planète.
Oxygène minimum
Le fait que la composition de l'atmosphère terrestre était initialement presque dépourvue d'oxygène est indiqué par le fait que du graphite (carbone) facilement oxydé, mais non oxydé, se trouve dans les roches les plus anciennes (catarchéennes). Par la suite, sont apparus des minerais de fer dits en bandes, qui comprenaient des couches d'oxydes de fer enrichis, ce qui signifie l'apparition sur la planète d'une puissante source d'oxygène sous forme moléculaire. Mais ces éléments n’étaient trouvés que périodiquement (peut-être les mêmes algues ou autres producteurs d’oxygène apparaissaient-ils dans les petites îles d’un désert sans oxygène), alors que le reste du monde était anaérobie. Cette dernière est étayée par le fait que de la pyrite facilement oxydable a été trouvée sous forme de cailloux traités par écoulement sans traces de réactions chimiques. Étant donné que les eaux courantes ne peuvent pas être mal aérées, l'opinion s'est développée selon laquelle l'atmosphère d'avant le Cambrien contenait moins de 1 pour cent de la composition en oxygène d'aujourd'hui.
Changement révolutionnaire dans la composition de l'air
Approximativement au milieu du Protérozoïque (il y a 1,8 milliard d'années), une « révolution de l'oxygène » s'est produite lorsque le monde est passé à la respiration aérobie, au cours de laquelle l'oxygène peut être obtenu à partir d'une molécule d'un nutriment (le glucose), et non de deux (comme c'est le cas avec respiration anaérobie) unités d’énergie. La composition de l'atmosphère terrestre, en termes d'oxygène, a commencé à dépasser un pour cent de ce qu'elle est aujourd'hui, et une couche d'ozone a commencé à apparaître, protégeant les organismes des radiations. C'est d'elle que, par exemple, des animaux aussi anciens que les trilobites se « cachaient » sous d'épaisses coquilles. Depuis lors et jusqu'à nos jours, le contenu de l'élément principal « respiratoire » a augmenté progressivement et lentement, assurant la diversité du développement des formes de vie sur la planète.
L'atmosphère (du grec ατμός – « vapeur » et σφαῖρα – « sphère ») est la coque gazeuse d'un corps céleste maintenue autour de lui par la gravité. L'atmosphère est la coque gazeuse de la planète, constituée d'un mélange de divers gaz, de vapeur d'eau et de poussières. L'échange de matière entre la Terre et l'Espace s'effectue via l'atmosphère. La Terre reçoit de la poussière cosmique et des météorites, et perd les gaz les plus légers : l’hydrogène et l’hélium. L'atmosphère terrestre est traversée de part en part par un puissant rayonnement solaire, qui détermine le régime thermique de la surface de la planète, provoquant la dissociation des molécules de gaz atmosphériques et l'ionisation des atomes.
L'atmosphère terrestre contient de l'oxygène, utilisé par la plupart des organismes vivants pour la respiration, et du dioxyde de carbone, consommé par les plantes, les algues et les cyanobactéries lors de la photosynthèse. L'atmosphère est également la couche protectrice de la planète, protégeant ses habitants des rayons ultraviolets du soleil.
Tous les corps massifs – planètes telluriques et géantes gazeuses – ont une atmosphère.
Composition atmosphérique
L'atmosphère est un mélange de gaz composé d'azote (78,08 %), d'oxygène (20,95 %), de dioxyde de carbone (0,03 %), d'argon (0,93 %), d'une petite quantité d'hélium, de néon, de xénon, de krypton (0,01 %). 0,038 % de dioxyde de carbone et de petites quantités d'hydrogène, d'hélium, d'autres gaz rares et polluants.
La composition moderne de l'air terrestre a été établie il y a plus de cent millions d'années, mais la forte augmentation de l'activité de production humaine a néanmoins conduit à sa modification. Actuellement, la teneur en CO 2 augmente d'environ 10 à 12 %. Les gaz contenus dans l'atmosphère remplissent divers rôles fonctionnels. Cependant, l'importance principale de ces gaz est principalement déterminée par le fait qu'ils absorbent très fortement l'énergie radiante et ont ainsi un impact significatif sur le régime de température de la surface et de l'atmosphère terrestre.
La composition initiale de l'atmosphère d'une planète dépend généralement des propriétés chimiques et thermiques du soleil lors de la formation planétaire et de la libération ultérieure de gaz externes. La composition de la coque gazeuse évolue alors sous l’influence de différents facteurs.
Les atmosphères de Vénus et de Mars sont principalement composées de dioxyde de carbone avec de petits ajouts d'azote, d'argon, d'oxygène et d'autres gaz. L'atmosphère terrestre est en grande partie le produit des organismes qui y vivent. Les géantes gazeuses à basse température - Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune - peuvent retenir principalement des gaz de faible poids moléculaire - l'hydrogène et l'hélium. Les géantes gazeuses à haute température, comme Osiris ou 51 Pegasi b, ne peuvent au contraire pas la retenir et les molécules de leur atmosphère sont dispersées dans l'espace. Ce processus se produit lentement et constamment.
Azote, Gaz le plus répandu dans l’atmosphère, il est chimiquement inactif.
Oxygène, contrairement à l’azote, est un élément chimiquement très actif. La fonction spécifique de l'oxygène est l'oxydation de la matière organique des organismes hétérotrophes, des roches et des gaz sous-oxydés émis dans l'atmosphère par les volcans. Sans oxygène, il n’y aurait pas de décomposition des matières organiques mortes.
Structure atmosphérique
La structure de l'atmosphère se compose de deux parties : la partie interne - la troposphère, la stratosphère, la mésosphère et la thermosphère, ou ionosphère, et la partie externe - la magnétosphère (exosphère).
1) Troposphère– c’est la partie inférieure de l’atmosphère dans laquelle les 3/4 c’est-à-dire sont concentrés. ~ 80 % de l'atmosphère terrestre entière. Sa hauteur est déterminée par l'intensité des flux d'air verticaux (ascendants ou descendants) provoqués par le réchauffement de la surface de la terre et de l'océan, donc l'épaisseur de la troposphère à l'équateur est de 16 à 18 km, dans les latitudes tempérées de 10 à 11 km, et aux pôles – jusqu'à 8 km. La température de l'air dans la troposphère en altitude diminue de 0,6 °C tous les 100 m et varie de +40 à - 50 °C.
2) Stratosphère est situé au-dessus de la troposphère et a une hauteur allant jusqu'à 50 km de la surface de la planète. La température jusqu'à 30 km d'altitude est constante de -50ºС. Ensuite, il commence à monter et atteint +10ºС à une altitude de 50 km.
La limite supérieure de la biosphère est l’écran d’ozone.
L'écran d'ozone est une couche de l'atmosphère au sein de la stratosphère, située à différentes hauteurs de la surface de la Terre et ayant une densité maximale d'ozone à une altitude de 20 à 26 km.
La hauteur de la couche d'ozone aux pôles est estimée à 7 à 8 km, à l'équateur à 17 à 18 km, et la hauteur maximale de présence d'ozone est de 45 à 50 km. La vie au-dessus du bouclier d’ozone est impossible en raison du rayonnement ultraviolet intense du Soleil. Si vous compressez toutes les molécules d’ozone, vous obtiendrez une couche d’environ 3 mm autour de la planète.
3) Mésosphère– la limite supérieure de cette couche se situe jusqu'à une hauteur de 80 km. Sa principale caractéristique est une forte baisse de température de -90ºC à sa limite supérieure. Des nuages noctulescents constitués de cristaux de glace sont enregistrés ici.
4) Ionosphère (thermosphère) - se situe jusqu'à 800 km d'altitude et se caractérise par une augmentation importante de la température :
150 km température +240ºС,
Température à 200 km +500ºС,
Température à 600 km +1500ºС.
Sous l’influence du rayonnement ultraviolet du Soleil, les gaz sont dans un état ionisé. L'ionisation est associée à la lueur des gaz et à l'apparition des aurores.
L'ionosphère a la capacité de réfléchir de manière répétée les ondes radio, ce qui garantit des communications radio à longue portée sur la planète.
5) Exosphère– se situe au-dessus de 800 km et s’étend jusqu’à 3000 km. Ici, la température est >2000ºС. La vitesse de déplacement du gaz approche la valeur critique d'environ 11,2 km/s. Les atomes dominants sont l'hydrogène et l'hélium, qui forment une couronne lumineuse autour de la Terre, s'étendant jusqu'à 20 000 km d'altitude.
Fonctions de l'atmosphère
1) Thermorégulation - le temps et le climat sur Terre dépendent de la répartition de la chaleur et de la pression.
2) Maintien de la vie.
3) Dans la troposphère, des mouvements globaux verticaux et horizontaux des masses d'air se produisent, qui déterminent le cycle de l'eau et les échanges thermiques.
4) Presque tous les processus géologiques de surface sont provoqués par l’interaction de l’atmosphère, de la lithosphère et de l’hydrosphère.
5) Protecteur - l'atmosphère protège la terre de l'espace, du rayonnement solaire et de la poussière de météorite.
Fonctions de l'atmosphère. Sans atmosphère, la vie sur Terre serait impossible. Une personne en consomme 12 à 15 kg par jour. air, inhalant chaque minute de 5 à 100 litres, ce qui dépasse largement les besoins quotidiens moyens en nourriture et en eau. De plus, l'atmosphère protège de manière fiable les personnes contre les dangers qui les menacent depuis l'espace : elle ne laisse passer ni les météorites ni les rayonnements cosmiques. Une personne peut vivre sans nourriture pendant cinq semaines, sans eau pendant cinq jours, sans air pendant cinq minutes. La vie humaine normale nécessite non seulement de l'air, mais aussi une certaine pureté. La santé des personnes, l'état de la flore et de la faune, la solidité et la durabilité des structures et des structures des bâtiments dépendent de la qualité de l'air. L'air pollué est destructeur pour les eaux, les terres, les mers et les sols. L'atmosphère détermine la lumière et régule les régimes thermiques de la terre, contribue à la redistribution de la chaleur sur le globe. La coque gazeuse protège la Terre d’un refroidissement et d’un réchauffement excessifs. Si notre planète n'était pas entourée d'une coquille d'air, l'amplitude des fluctuations de température atteindrait en un jour 200 °C. L'atmosphère sauve tout ce qui vit sur Terre des ultraviolets, des rayons X et des rayons cosmiques destructeurs. L'atmosphère joue un grand rôle dans la répartition de la lumière. Son air divise les rayons du soleil en un million de petits rayons, les disperse et crée un éclairage uniforme. L'atmosphère sert de conducteur de sons.
