Basse Atmosphère

Bases

De quoi est composé l'air de la troposphère, celui que je respire ?

L'air est un mélange de quelques gaz majoritaires et de plein d'autres gaz en très petites quantités (appelés gaz traces); certains de ces gaz traces sont importants pour le climat. 

Les gaz

Le problème avec l'air, c'est qu'on ne peut pas le voir donc on ne peut pas le regarder. Mais ce n'est pas parce qu'il est invisible qu'il n'existe pas. Lorsque vous ragardez la rosée sur l'herbe le matin, vous savez qu'elle va disparaître quand le soleil va taper plus fort. Les petites gouttes ne sont ni absorbées par le sol, ni ne disparaissent par magie. C'est simplement que l'eau s'évapore et qu'alors qu'elle était sous forme liquide, elle passe sous forme gazeuse. Ce changement d'état (de l'état liquide, visible, à l'état gazeux, invisible) est plus facile à comprendre pour l'eau.

L'air sec est composé d'environ 78% d'azote, 21% d'oxygène et 1% d'argon. Ces gaz pourraient aussi être transformés en liquides, mais il faut des températures très froides : -150°C. Cette température n'existe pas naturellement sur Terre, même aux pôles; nulle part sur Terre l'air ne devient liquide, il sera toujours un gaz invisible à nos yeux.

Les particules

Quand on voit des photos de tempêtes de sable dans le désert du Sahara, on se rend bien compte qu'il y a alors plein de sable et de poussières dans l'air. On peut aussi imaginer que l'air des villes, à cause des usines et des voitures, est plein de particules aussi. Mais même l'air le plus pur qui soit, par exemple en Antarctique ou au milieu des océans, contient aussi de toutes petites particules, invisibles.

Ces petites particules peuvent êtres directement émises, ou bien être formées par la condensation de certains gaz (comme l'acide sulfurique ou l'eau, ou d'autres composés). Les particules sont importantes pour notre système climatique. Elles sont indispensables à la formation des nuages ou peuvent limiter l'arrivée des rayons solaires jusqu'à la surface terrestre. Vous pouvez en savoir plus sur ces particules en allant lire la thématique "Nuages et particules".

La vapeur d'eau

Lorsqu'on parle de la composition de l'air, on parle des gaz qui composent l'air sec, sans eau. Les trois gaz majoritaires (l'azote, l'oxygène, l'argon) représentent presque 100% de l'air sec, et le tout petit reste est composé de gaz traces (dont le dioxyde de carbone qui est le plus important avec 0,037%). Mais il y a aussi de l'eau sous forme gazeuse, dont la part dans l'atmosphère est très variable suivant les endroits du globe. L'air humide contient entre 0,1% et 4% de vapeur d'eau dans la troposphère, et il n'y a quasiment plus d'eau dans les autres couches de l'atmosphère. L'air chaud peut contenir plus de vapeur d'eau que l'air froid.  

Gaz traces

Les gaz en trace représentent une toute partie de l'air, générallement quelques molécules parmi des millions ou des milliards. Et pourtant, ces gaz jouent des rôles extrêmement importants pour le climat de la planète. Les scientifiques, au lieu d'utiliser des pourcentages, utilisent l'unité ppm, qui signifie partie par million, ce qui veut dire qu'1 ppm représente 1 molécule parmi 1 million d'autres molécules: un peu comme si vous rassembliez 1 million de gens autour de vous, vous seriez un ppm de cette population. Le dioxyde de carbone, qui est un gaz trace qui participe à l'effet de serre, avait des concentrations de 280 ppm avant la révolution industrielle; elles sont de 370 ppm aujourd'hui, et ne cessent d'augmenter, à cause des activités humaines, en particulier la combustion d'énergies fossiles. Deux autres gaz à effet de serre importants sont le méthane (1,7 ppm dans l'atmosphère) et l'ozone (environ 0,04 ppm). Il y a aussi plein d'autres gaz traces, émis par exemple par les plantes (ceux que vous sentez dans une fleur), par les industries (les solvants par exemple), ou formés par des réactions chimiques dans l'atmosphère. Ils contribuent à plein de processus chimiques complexes dans la partie la plus basse de l'atmosphère qu'est la troposphère.

A lire aussi :

Sur la quantité de gaz traces dans l'atmosphère, en anglais pour l'instant:
Lower atmosphere - More - Unit 4 - Distribution and Concentration
Sur les particules:
Nuages et particules- Bases- Particules

A propos de cette page:

auteur: Elmar Uherek - Max Planck Institute for Chemistry -  Mainz / Allemagne
relecteurs scientifiques: Dr. Katja Mannschreck - GAW Hohenpeissenberg - 2003-08-07 et Dr. Gerd Folberth - Meteorological Service of Canada / Univ. of Victoria - 2003-08-10
relecteurs pédagogiques:  Michael Seesing - Uni Duisburg - 2003-07-02
dernière version: 2004-03-31