L'atmosphère terrestre

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Vue de l'atmosphère terrestre prise depuis la navette spatiale ; les excroissances correspondent aux sommets de nuages convectifs.
(document NASA)

 On qualifie d'atmosphère la couche gazeuse qui constitue l'enveloppe de corps célestes tels que la Terre, Mars... L'atmosphère terrestre correspond à une couche d'air dont l'épaisseur est difficile à préciser car le nombre de molécules de gaz par mètre cube diminue progressivement avec l'altitude, sans jamais totalement s'annuler. On estime toutefois que 99 % de la masse d'air atmosphérique se situe entre le niveau du sol et l'altitude de 30 km. Les phénomènes météorologiques courants s'observant dans cette tranche, on la qualifie d'atmosphère météorologique.

Les caractéristiques physiques de l'atmosphère telles que la pression et la température subissent des variations importantes lorsqu'on s'éloigne du sol terrestre. La pression atmosphérique diminue, en relation avec la raréfaction progressive en molécules de gaz. La température subit, quant à elle, des variations plus complexes, auxquelles sont associées des couches atmosphériques : troposphère, stratosphère, mésosphère, thermosphère, ainsi que le montre un schéma de la structure verticale de l'atmosphère. Des variations importantes de ces caractéristiques physiques interviennent  aussi  localement  dans le temps

Du point de vue de la composition chimique de l'air atmosphérique, la vapeur d'eau, dont le rôle est très important en météorologie, joue un rôle particulier en raison de sa très grande variabilité dans le temps et l'espace, ce qui n'est pas le cas des autres constituants. On a donc l'habitude de considérer que l'air atmosphérique est un mélange d'air sec et de vapeur d'eau.

Composants chimiques de l'air atmosphérique (sec)
Gaz Formule Pourcentage, en volume Température d'ébullition masse volumique (*)
Azote N2 78,09 - 196 °C 1,250 kg.m-3
Oxygène O2 20,95 - 183 °C 1,429 kg.m-3
Argon Ar 0,93 - 186 °C 1,784 kg.m-3
Dioxyde de carbone CO2 0,035 - 78  °C 1,977 kg.m-3
Néon Ne 0,0018 - 246 °C 0,900 kg.m-3
Hélium He 0,0005 - 269 °C 0,178 kg.m-3
Krypton Kr 0,0001 - 153 °C 3,736 kg.m-3
Hydrogène H2 0,00005 - 253 °C 0,090 kg.m-3

(*)  dans les conditions normales de température et de pression (d'après le "Handbook of Chemistry and Physics")

A noter que l'ozone  (O3) qui joue un rôle très important dans la protection des êtres vivants du rayonnement solaire incident n'intervient que pour 10-6 % , soit 0,01 ppm (partie par million) dans la composition de l'air atmosphérique. De même, le méthane (CH4)  dont la contribution à l'effet de serre est en croissance rapide est un constituant très minoritaire de l'atmosphère.
Aux composants gazeux usuels de l'air s'ajoutent selon des proportions variées des particules liquides et solides dont la présence est naturelle (cendres volcaniques, par exemple) ou  liée à des activités humaines (rejets industriels...)

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