ATMOSPHÈREChimie

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Atmosphère pure et sèche

On sait depuis plus d'un siècle que l'air pur et sec soumis à une décharge électrique produit de l'ozone par dissociation de l'oxygène. Dans l'atmosphère, le même phénomène apparaît sous l'effet du rayonnement ultraviolet solaire. On a successivement la photodissociation de O2 (coefficient J2), la reformation possible de O2 (coefficient k1) à haute altitude, au-delà de 70 km, la formation de l'ozone (coefficient k2), la photodissociation de O3 (coefficient J3) et, en fin de compte, la réaction entre O3 et O (coefficient k3) :

Ozone

Dessin : Ozone

Dessin

Schéma des réactions de formation et de destruction de l'ozone dans une atmosphère d'oxygène. J2 et J3 sont les coefficients de photodissociation respectivement de O2 et de O3 ; k1 est le coefficient de reformation de l'oxygène moléculaire ; k2 et k3 sont respectivement les coefficients de... 

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Dans ces équations, M est la troisième particule (N2 ou O2) donnant lieu à une collision triple requise pour capter l'énergie de dissociation de la molécule formée. Les conditions atmosphériques et les valeurs numériques attachées aux constantes de réaction et déterminées au laboratoire indiquent que le maximum de photodissociation de l'oxygène apparaît dans la stratosphère et conduit à un maximum de concentration de l'ozone également dans la stratosphère, à quelque 25 km d'altitude. Les études détaillées montrent que l'ozone est en équilibre photochimique dans le domaine atmosphérique situé au-dessus de son maximum de concentration. En d'autres termes, la production d'ozone sous l'effet de l'ultraviolet solaire est automatiquement compensée par la reformation de molécules d'oxygène.

On avait cependant déjà découvert, il y a plus d'un demi-siècle, que l'ozone ne se conformait pas aux variations du rayonnement solaire liées à la latitude ou à la saison. Ce comportement propre à l'ozone, avec maximum au printemps et minimum en automne et également avec une abondance supérieure aux hautes latitudes à celle des basses latitudes, a démontré que les réactions chimiques étaient lentes par rapport au transport atmosphérique dans la basse stratosphère, au-dessous de 25 km.

Ainsi, dans le cadre des études de chimie atmosphérique, il faut toujours associer les mouvements de l'atmosphère (transports verticaux et horizontaux) aux conditions qui régissent les réactions chimiques ne conduisant pas spontanément à l'équilibre photochimiqu [...]

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Ozone

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Réactions catalytiques de l'ozone (O3)

Réactions catalytiques de l'ozone (O3)
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Méthane

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Azote

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

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Pour citer l’article

Marcel NICOLET, « ATMOSPHÈRE - Chimie », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 02 février 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/atmosphere-chimie/