Lorsque vous regardez le ciel, la troposphère joue un rôle crucial dans le développement de la planète. nuages au dessus de toi. Mais au-delà de cette couche respirante, il existe cinq autres régions importantes pour la vie sur Terre.
Dans la troposphère, courants-jets fonctionnent comme des autoroutes aériennes. Ces courants d'air rapides, façonnés par la rotation de la planète et les variations de température, dictent une grande partie des itinéraires de vol transcontinentaux et des conditions météorologiques. Les avions de ligne commerciaux empruntent ces couloirs.
Dans le calme stratosphérique, les molécules d’ozone protègent – absorbent avec vigilance les rayons ultraviolets nocifs. L'élégance de l'aurore orne la thermosphère. Ici, au-dessus des nuages les plus élevés, des satellites gravitent autour de la Terre. Au-dessus se trouve l’exosphère, plus familièrement connue sous le nom d’« espace extra-atmosphérique ».
Approfondissons les couches de l'atmosphère et explorons ce qui se cache dans chacune d'entre elles.
Infographie
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La troposphère : le moteur météorologique de la Terre
La troposphère est la couche atmosphérique la plus proche de la surface de la Terre, où se produisent pratiquement tous les phénomènes nuageux et météorologiques, et sa hauteur varie. Sa hauteur n'est que de quatre milles aux pôles, mais jusqu'à 12 milles à l'équateur. Température en général diminue avec une hauteur dans la troposphère, atteignant son point le plus froid au tropopause, la frontière entre la troposphère et la stratosphère.
Les températures ici peuvent descendre jusqu’à -60°F (-51°C) !
Les tempêtes se propagent et se dissipent dans cette couche, les arcs-en-ciel traversent le ciel à la suite des pluies et les alizés voyagent inlassablement sur les océans.
Influence climatique et activité humaine
La troposphère est inextricablement liée aux activités humaines, influençant les conditions météorologiques. La présence abondante de gaz à effet de serre, provenant principalement de la combustion de combustibles fossiles, intensifie le réchauffement climatique et perturbe les rythmes climatiques naturels.
L’activité industrielle rejette du dioxyde de carbone dans cette couche atmosphérique, exacerbant ainsi l’effet de serre.
L'urbanisation déplace les paysages naturels et modifie les microclimats locaux. Ces changements localisés, bien qu’apparemment mineurs, peuvent aboutir à des changements climatiques importants à l’échelle mondiale.
Les pratiques agricoles modifient la composition chimique de la troposphère en libérant du méthane et transforment l'albédo (la capacité à piéger la chaleur) de la Terre, influençant ainsi les conditions météorologiques locales et les tendances climatiques à long terme. Les changements d’utilisation des terres, la déforestation et certaines cultures comme les rizières amplifient ces effets.
La stratosphère : le domaine de l'ozone
La stratosphère se situe au-dessus de la troposphère et constitue la couche protectrice qui nous protège des rayons ultraviolets nocifs du soleil, grâce à l'ozone. Ici, les avions commerciaux naviguent, tirant parti du calme et de la stabilité relatifs de la couche pour voyager plus efficacement. La stratosphère se trouve à environ 6 à 20 kilomètres au-dessus de la surface de la Terre, la plus proche de la surface aux pôles et se termine à environ 31 milles au-dessus de nous.
En raison de la chaleur libérée par la création d'ozone due aux rayons UV du soleil, les températures augmentent avec l'altitude dans cette couche. Les températures au sommet de la stratosphère sont en moyenne autour de 5°F (-15°C).
Contrairement à la troposphère, les conditions météorologiques se produisent rarement dans la stratosphère et sont généralement confinées aux couches les plus basses (les « sommets dépassant » des orages). Cependant, il arrive parfois que des nuages noctulescents se forment ici.
Les nuages noctulescents, également appelés nuages mésosphériques polaires, apparaissent à haute altitude dans la stratosphère, généralement pendant les mois d'été dans les régions polaires. Ils sont composés de minuscules cristaux de glace qui reflètent la lumière du soleil, créant un superbe spectacle de teintes bleues et argentées lumineuses sur le ciel nocturne.
La formation des nuages noctulescents n’est pas encore entièrement comprise, ce qui ajoute une touche d’intrigue à ces phénomènes insaisissables. Les scientifiques pensent qu’ils se forment lorsque la vapeur d’eau gèle sur les particules de poussière météorique situées en haute atmosphère. Les températures extrêmement basses dans les couches supérieures de la stratosphère, combinées à la présence de ces particules microscopiques, créent les conditions idéales pour leur formation.
À l’altitude de croisière, les avions commerciaux traversent la basse stratosphère.
Les avions naviguent généralement dans la basse stratosphère, contournant la couche d’ozone, pour des conditions de vol optimales.
La mésosphère : mystères et météores
La mésosphère, la troisième couche de l'atmosphère terrestre, se situe au-dessus de la stratosphère et c'est là que la température de l'air commence à chuter. Avec une altitude comprise entre 31 et 53 milles, alors que les températures sont quelque peu tolérables pour les humains plus proches de la surface, dans les cours supérieurs, les températures chutent à -184°F (-120°C).
Mais c’est une bonne chose, car les caractéristiques thermiques de la mésosphère contribuent à un travail planétaire important : la désintégration des météoroïdes. Lorsque nous observons une étoile filante traverser le ciel nocturne, nous constatons que ces particules se vaporisent dans les températures croissantes de la mésosphère à mesure qu'elles descendent.
Cette couche atmosphérique reste moins explorée que d’autres, car trop haute pour les avions et trop basse pour les satellites, créant une barrière qui défie l’observation humaine directe. Cependant, il protège notre planète, incinérant la plupart des météores qui osent pénétrer dans l’atmosphère terrestre.
La thermosphère : se réchauffer
La thermosphère se situe entre 85 km et 600 km au-dessus de la surface de la Terre et constitue une autoroute très fréquentée pour les satellites fabriqués par l'homme.
Ici, les satellites peuvent maintenir des orbites cohérentes autour de la planète. Grâce aux molécules atmosphériques clairsemées de la thermosphère, ces satellites subissent moins de traînée, ce qui leur permet de se déplacer plus librement et de maintenir leur vitesse avec une consommation de carburant minimale.
L’atmosphère commence à s’amincir au niveau de cette couche, bien qu’il y ait une différence de température drastique dans cette couche (la plus grande de toutes – d’où son nom !). Alors que les températures au bas de la thermosphère sont aussi basses que -184°F (-120°C), au sommet de cette couche, les températures peuvent dépasser 3 600°F (2 000°C) !
La majesté de l'Aurora
Les aurores boréales et les aurores australes peignent le ciel d’une beauté impressionnante, visible principalement depuis les hautes latitudes. Ils se produisent généralement dans les parties les plus basses de la thermosphère. Ces phénomènes naturels, mieux observés dans les régions polaires, sont une collision spectaculaire de particules et de gaz atmosphériques.
Où commence « l’espace extra-atmosphérique » ?
La démarcation entre l'atmosphère et l'espace n'est pas une frontière claire mais un fondu progressif dans le cosmos. La plupart des définitions actuelles placent cela quelque part dans la thermosphère.
Ligne Kárman : À environ 100 km au-dessus de la Terre, la ligne Kármán est reconnue internationalement comme la limite de l'espace. L'aérodynamicien Theodore von Kármán a calculé où l'atmosphère devient trop mince pour supporter le vol aéronautique. La Fédération Aéronautique Internationale utilise la ligne Kármán pour définir les régions astronautiques et aéronautiques. Au-dessus de cette altitude, les engins spatiaux sont soumis au droit spatial international plutôt qu’aux règles de l’aviation.
Theodore von Kármán a fait un excellent travail : en 2009, des scientifiques ont rapporté qu'un imageur d'ions supra-thermiques (un instrument qui mesure la direction et la vitesse des ions) leur avait permis d'établir une frontière à 118 km (73,3 mi) au-dessus de la Terre, très proche aux calculs de Theodore von Kármán.
L'exosphère : bienvenue dans l'espace extra-atmosphérique
Perchée au sommet des couches atmosphériques de la Terre, l'exosphère est l'endroit où l'air cède progressivement la place au vide de l'espace. Des atomes d'hydrogène et d'hélium finement dispersés murmurent la transition de l'air que nous respirons au vide cosmique.
Peu de molécules d’air existent dans cette région clairsemée, évitant les satellites lorsqu’ils orbitent.
Ici, la frontière entre l’atmosphère et l’espace devient floue. À la limite extérieure de l’exosphère, les gaz échappent à l’emprise de la Terre et s’écoulent lentement dans le vide de l’espace interplanétaire.
L’exosphère s’étend jusqu’à 10 000 kilomètres au-dessus de nous, disparaissant dans l’océan céleste. Ici, le terme « air » perd sa signification traditionnelle à mesure que l’on avance sur la pointe des pieds dans les étendues de l’espace.
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