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ATMOSPHÈRE Chimie

Le point de départ obligé de la chimie de l'atmosphère terrestre est la dissociation de la molécule d'oxygène, par absorption de la radiation ultraviolette du Soleil, suivie de la formation immédiate de la molécule d'ozone, dans l'air pur et sec constitué essentiellement de 78 p. 100 d' azote, 21 p. 100 d'oxygène et 1 p. 100 d'argon.

La chimie atmosphérique présente cependant des aspects différents dans les diverses régions de l' homosphère (au-dessous de 100 km) caractérisée par le maintien d'une proportion constante de ses éléments principaux, l'azote et l'oxygène moléculaires. Par suite de leurs constitutions différentes en gaz minoritaires tels que les composés hydrogénés, azotés ou halogénés, les trois régions de l'homosphère, c'est-à-dire la troposphère (tropopause de 9 km aux pôles à 17 km à l'équateur), la stratosphère (stratopause vers 50 km) et la mésosphère (mésopause vers 85 km), se différencient par des caractères chimiques propres qui doivent être étudiés séparément. Ainsi, au niveau du sol, la chimie de la troposphère n'a pas de caractère homogène par suite de la diversité de produits secondaires et d'effets localisés liés à divers types de pollution.

Généralités

Il convient tout d'abord de séparer l'action de la radiation solaire ultraviolette en deux domaines distincts correspondant respectivement à la photodissociation et à la photo-ionisation des constituants de l'atmosphère. Le domaine spectral de longueurs d'onde inférieures à 100 nm est lié à l'ionisation de l'oxygène et de l'azote et est à la base de la formation de l'ionosphère. De plus, tout ce rayonnement ultraviolet est absorbé au-dessus de 100 km et conduit à la formation des régions E et F de l'ionosphère. Toutefois, les rayons X de longueurs d'onde inférieures à 1 nm participent à l'ionisation de la région D au-dessous de 100 km en même temps que la radiation Lyman α à 121,56 nm, qui ionise le monoxyde d'azote, NO, dans la mésosphère.

Le domaine spectral de longueurs d'onde supérieures à 100 nm intervient dans le phénomène de la photodissociation. Seule la molécule d'oxygène peut être dissociée par la radiation ultraviolette de longueurs d'onde inférieures à 242 nm, alors que l'azote n'est soumis à aucun effet de photodissociation (c'est un gaz inerte dans les conditions normales de la chimie homosphérique). En outre, les propriétés d'absorption de la molécule d'oxygène induisent, au-dessus de 100 km, dans la thermosphère, une forte photodissociation qui conduit à la dissociation définitive de O2 en atomes d'oxygène, O. Cependant, l'essentiel de la photodissociation de O2 apparaît d'abord dans la mésosphère, au-dessous de 85 km, non seulement par une absorption de la radiation solaire Lyman α, mais surtout par une absorption, dans le domaine spectral situé entre 200 et 175 nm, du système de bandes de O2 appelé les bandes de Schumann-Runge. L'autre part de la photodissociation de O2 est réservée à la stratosphère, au-dessous de 50 km, par une absorption continue appelée le continuum de Herzberg, situé entre 200 et 240 nm. L' apparition de l'atome d'oxygène dans la mésosphère et dans la stratosphère conduit automatiquement à son association avec une molécule d'oxygène en vue de constituer une molécule d'ozone.

La molécule d'ozone jouit de propriétés absorbantes, très importantes pour le développement de la chimie atmosphérique, dans deux domaines spectraux qui furent identifiés respectivement par James Chappuis en 1880 dans le domaine visible (bandes de Chappuis) et par Ralph W. L. Hartley en 1881 dans l'ultraviolet (bandes de Hartley). Les bandes de Hartley s'étendent vers les courtes[...]

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Écrit par

  • : professeur de géophysique externe à l'université de Bruxelles, professeur d'aéronomie, The Pennsylvania State University, États-Unis

. In Encyclopædia Universalis []. Disponible sur : (consulté le )

Médias

Ozone

Ozone

Réactions catalytiques de l'ozone (O<inf>3</inf>)

Réactions catalytiques de l'ozone (O3)

Méthane

Méthane

Autres références

  • ACCÉLÉROMÈTRES SPATIAUX

    • Écrit par Raphaël F. GARCIA, Pierre TOUBOUL
    • 4 883 mots
    • 3 médias
    ...du sol à la frontière entre l'atmosphère et l'espace. En effet, comme le gradiomètre permet de mesurer les accélérations ressenties par le satellite, il est sensible aux variations de densité de l'air ainsi qu'aux déplacements des couches atmosphériques qui exercent une pression sur le satellite....
  • AÉRONOMIE

    • Écrit par Gaston KOCKARTS
    • 4 157 mots
    • 11 médias

    L' aéronomie a pour objet l'étude des régions atmosphériques où les phénomènes de dissociations moléculaires et d'ionisation sont importants. Cette définition s'applique aussi bien à l'atmosphère terrestre qu'aux atmosphères planétaires. Le mot aéronomie fut imaginé par Sidney Chapman (1888-1970) et...

  • AIR

    • Écrit par Jean PERROTEY
    • 2 154 mots
    • 2 médias

    Le globe terrestre est entouré d'une atmosphère constituée d'un mélange gazeux nommé air, qui s'étend de la surface du sol jusqu'à une altitude d'environ 150 kilomètres.

    La pression de l'air au niveau de la mer a longtemps servi d'unité de pression (atmosphère) ; elle...

  • ANTARCTIQUE

    • Écrit par Pierre CARRIÈRE, Edmond JOUVE, Jean JOUZEL, Gérard JUGIE, Claude LORIUS
    • 16 481 mots
    • 24 médias
    ...la circulation atmosphérique. Enfin, on a observé pour la première fois une corrélation directe entre l'évolution de la température et la teneur de l' atmosphère en gaz carbonique, les périodes les plus chaudes étant associées à des teneurs plus élevées et vice versa. En ce qui concerne l'époque récente,...
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Voir aussi