L'atmosphère

L'atmosphère de la Terre est une couche de gaz entourant la planète; cette couche est retenue par la gravité (l'attraction terrestre). Elle est composée d'"air", lequel contient 78% d'azote, 21% d'oxygène, 0.93% d'argon, 0.039% de dioxyde de carbone, et de petites quantités d'autres gaz. L'air contient aussi une quantité variable de vapeur d'eau; en moyenne 1%.
L'atmosphère protège la vie sur Terre grâce à différents mécanismes:

  • en absorbant les radiations solaires ultraviolettes,
  • en réchauffant la surface de la Terre par rétention de la chaleur (effet de serre), et
  • en réduisant les différences de température extrêmes entre le jour et la nuit.

L'atmosphère est composée de 5 couches distinctes:

Couches de l'atmosphère

Couches de l'atmosphère
Auteur: Niko Lang

  • La troposphère qui s'étend d'environ 0 à 8 km d'altitude aux Pôles et de 0 à 18 km dans les régions équatoriales;
  • la stratosphère qui s'étend de la tropopause (limite entre la troposphère et la stratosphère) à la stratopause qui se situe à environ 50 km d'altitude;
  • la mésosphère qui s'étend jusqu'à la mésopause à 80 ou 90 km d'altitude;
  • la ionosphère (ou thermosphère) qui s'étend de la mésopause jusque vers 500 km d'altitude;
  • et l'exosphère, la dernière couche qui s'étend entre 500 et 1000 km d'altitude, avant que ne commence le vide intersidéral.

Dans l'atmosphère, nous observons les processus que nous appelons "conditions climatiques" ou "météo", principalement dans la troposphère décrite plus en détails ci-dessous.

La troposphère

La troposphère est la plus basses partie de l'atmosphère terrestre. Elle contient approximativement 90% de la masse de l'atmosphère et 99% de sa vapeur d'eau et des aérosols. C'est la couche où la météo "se produit". La frontière entre la troposphère et la couche suivante (la stratosphère) est appelée la tropopause et correspond à une inversion de température (réchauffement de la température ou plus faible refroidissement).

La hauteur moyenne de la troposphère se trouve approximativement à 17 km d'altitude dans les moyennes latitudes. Elle est plus haute dans les régions tropicales (jusqu'à 20 km) et plus basse près des pôles (jusqu'à 8 km en été et 6 à 7 km en hiver). La plus basse partie de la troposphère, où la friction avec la surface de la Terre influence la circulation de l'air, est la couche limite planétaire. De manière générale, cette dernière mesure entre quelques centaines de mètres et 2 km, selon la forme des continents et le moment de la journée.

La troposphère est chauffée par le rayonnement solaire uniquement dans une moindre mesure. La majeure partie de la chaleur vient du sol, lequel se réchauffe avec le Soleil. La température de l'air diminue avec l'altitude d'en moyenne 6.5°C par kilomètre. C'est le "gradient atmosphérique vertical de température".
Plus spécifiquement, la température décroît d'en moyenne 10°C par kilomètre d'altitude dans des conditions adiabatiques sèches (pas de nuage), et d'environ 6°C par kilomètre d'altitude dans des conditions adiabatiques humides (nuageux ou brumeux).
Au niveau de la tropopause, la température est d'approximativement -75°C à l'équateur et de -45°C aux Pôles. Étant donné que les gaz chauds s'élèvent et que l'air froid redescend, ceux-ci sont mélangés dans la troposphère et cela crée le "temps". Au niveau de la couche d'ozone dans la stratosphère, la température recommence à augmenter avec une altitude croissante (inversion); cela représente la limite de mélange.

Par conséquent, tous les processus qui affectent le temps se produisent dans l'atmosphère. En résumé, le réchauffement engendre des différences de températures et crée des circulations de vent, des nuages sont formés par l'existence de vapeur d'eau, la pluie s'y développe et nettoie la troposphère des gaz et solides dissous.

Les couches de température dans la troposphère

La température de la troposphère diminue avec l'altitude.
En réalité, c'est l'air chaud qui devrait monter. Cependant, ce n'est pas le cas - pourquoi? Comme la densité de l'air diminue avec l'altitude, l'air des couches supérieures est plus léger que l'air plus chaud des couches inférieures - qui sont plus denses, car sous plus forte pression. Par conséquent, l'air chaud ne monte pas - mais est-ce vraiment le cas? ;)
Il arrive parfois que l'air chaud monte s'il est suffisamment chauffé, devenant donc plus léger; il déplace ainsi l'air plus froid au-dessus, et monte jusqu'à ce qu'il soit si dilaté et refroidit que sont poids redevient plus lourd que l'air environnant. Ce phénomène se produit principalement dans les trois premiers kilomètres, à cause de l'influence du sol.