ATMOSPHÈREThermodynamique
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La thermodynamique atmosphérique est une branche de la physique qui étudie le comportement de l'atmosphère à la suite de transferts ou de transformations d’énergie, et permet d’expliquer les phénomènes météorologiques qui en découlent.
La Terre reçoit en effet de grandes quantités d’énergie solaire, inégalement réparties ; l’atmosphère, comme l’océan, participe à une redistribution globale de cet apport d’énergie sans laquelle la température des régions équatoriales et tropicales serait insoutenable et les régions polaires totalement glacées. L’atmosphère terrestre est principalement un mélange de gaz comme le diazote (N2), le dioxygène (O2), la vapeur d’eau (H2O), ou l’argon (Ar), auquel s’ajoute un certain nombre de particules liquides (embruns, gouttelettes de nuage, gouttes de bruine ou de pluie…) ou solides (poussières, cristaux de glace, flocons de neige, grêlons…). Son comportement thermodynamique est plus particulièrement marqué par ses échanges d’énergie avec la surface terrestre et par la présence de molécules d’eau, dont les changements d’état en libérant, ou en absorbant, de fortes quantités de chaleur sont déterminants dans sa dynamique et dans la formation des météores.
L’atmosphère n’étant pas un système homogène, l’application des lois fondamentales de la thermodynamique impose une démarche classiquement analytique dans laquelle sont identifiés les domaines auxquels les lois s’appliquent directement, les interactions de ces sous-ensembles avec leur environnement, puis leur introduction dans un paysage thermodynamique, énergétique, plus vaste.
L’atmosphère : un mélange d’air sec et de vapeur d’eau
En météorologie, pour réduire le nombre de paramètres à considérer et pour tenir compte des particularités associées au comportement des molécules d’eau, l'air est considéré comme un mélange de deux gaz : d’un côté la vapeur d'eau et de l’autre l'air sec qui contient t [...]
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Écrit par :
- Jean-Pierre CHALON : ingénieur général des ponts, des eaux et des forêts
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ATMOSPHÈRE - Chimie
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ACCÉLÉROMÈTRES SPATIAUX
Dans le chapitre « Goce : un satellite à l'écoute des séismes » : […] Le sondage de la haute atmosphère par les ondes radio a permis de démontrer, depuis les années 1960, que les ondes sismiques générées au sol se propagent jusqu'à 300 kilomètres d'altitude. Goce, satellite de l'E.S.A., destiné à la mesure du champ de gravité terrestre, vient de faire la première mesure in situ de ces ondes. Il représente un saut technologique par rapport aux précédentes missions g […] Lire la suite
AÉRONOMIE
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AIR
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 décroît si l'on s'élève et, vers 130 kilomètres, le vide est comparable à celui que l'on peut obtenir en laboratoire avec les meill […] Lire la suite
ANTARCTIQUE
Dans le chapitre « Le trou dans la couche d'ozone » : […] Formé de trois atomes d'oxygène, l'ozone (O 3 ) est un constituant présent dans l'atmosphère en très faible quantité, équivalente à une épaisseur de quelques millimètres dont environ 90 p. 100 entre 20 et 50 kilomètres d'altitude. Son rôle est cependant essentiel, car il absorbe très efficacement le rayonnement solaire ultraviolet, permettant ainsi le maintien de la vie animale et végétale à la su […] Lire la suite
APPLETON EDWARD VICTOR (1892-1965)
Né le 6 septembre 1892 à Bradford (Grande-Bretagne), Edward Victor Appleton fit ses études supérieures à l'université de Cambridge, où il eut John Joseph Thomson et Ernest Rutherford pour professeurs. Après une interruption due à la Première Guerre mondiale, il entreprit des recherches sur les ondes radio, d'abord à Cambridge puis à l'université de Londres, où il fut professeur de 1924 à 1936. C'e […] Lire la suite
ARCHÉEN
Dans le chapitre « L'atmosphère » : […] Il y a 4 Ga, la quantité d'énergie produite par le Soleil était environ 30 p. 100 plus faible qu'aujourd'hui. Dans de telles conditions, avec une atmosphère semblable à l'atmosphère actuelle, la surface de la planète aurait dû être totalement gelée. Or ce n'était pas le cas puisque la température moyenne de l'océan archéen était d'au moins 39 0 C. La quantité de gaz à effet de serre devait donc […] Lire la suite
ASCENDANCE, météorologie
En météorologie, les expressions « ascendance » ou « courant ascendant » désignent tout mouvement de l’air dirigé vers le haut. Les ascendances peuvent avoir des conséquences variées, bénéfiques lorsqu’elles contribuent à la formation des nuages et des précipitations qui fournissent l’eau douce indispensable à notre alimentation, notre hygiène, nos élevages et nos cultures, ludiques lorsqu’elles […] Lire la suite
ASTROMÉTRIE
Dans le chapitre « L'astrométrie spatiale » : […] Il est bien connu que la précision des observations faites par les instruments terrestres est limitée par le caractère fluctuant de l' atmosphère terrestre. D'où l'utilité de faire des observations à partir de satellites artificiels. Cela offre un intérêt considérable pour l'astrométrie et est à l'origine du satellite Hipparcos de l'Agence spatiale européenne (E.S.A.), lancé le 8 août 1989 et d […] Lire la suite
ATMOSPHÈRE SOLAIRE
Le profil de température de l’atmosphère solaire a longtemps défié l’entendement ; des travaux théoriques récents donnent pour la première fois une explication plausible de son étrange comportement. Le Soleil, étoile banale du type naine jaune, est constitué de trois couches internes entourées d’une atmosphère. Le cœur, où ont lieu les réactions de fusion nucléaire, s’étend jusqu’à un rayon de 140 […] Lire la suite
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Dans le chapitre « Spectres et mécanismes d'émissions » : […] Pour l'essentiel, les émissions lumineuses aurorales proviennent de la désexcitation des composants neutres et ionisés de la haute atmosphère dont l'état excité, et éventuellement ionisé, résulte de l'impact d'une particule énergique ou d'une réaction chimique telle qu'une recombinaison radiative : ou dissociative : Ce sont surtout les électrons primaires incidents, d'énergie comprises entre une […] Lire la suite
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Dans le chapitre « Réglementation des émissions polluantes » : […] La décennie 1970 a été marquée par la prise de conscience de la pollution de l'air causée par l'automobile. Les principaux polluants rejetés dans l'atmosphère par les moteurs thermiques sont : – des hydrocarbures imbrûlés (HC), qui regroupent à la fois des composants du carburant non transformés lors de la combustion, des produits de craquage, d'hydrogénation, de déshydrogénation..., ou encore […] Lire la suite
BIODÉPOLLUTION
Dans le chapitre « La biodépollution de l'air » : […] Selon la définition du Conseil de l'Europe de 1967, la pollution atmosphérique est définie par « la présence d'une substance étrangère dans l'air ou de la variation importante dans la proportion de ses composants, susceptible de provoquer un effet nocif, compte tenu des connaissances scientifiques du moment, ou de créer une nuisance ou une gêne ». Dans les années 1970 et 1980, la plupart des grand […] Lire la suite
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Dans le chapitre « Composition et formation des brouillards » : […] Les gouttelettes observées dans les brouillards, comme les cristaux observés dans les brouillards glacés, ont un diamètre généralement compris entre quelques micromètres et quelques dizaines de micromètres (c’est-à-dire qu’il faudrait en mettre quelques centaines côte à côte pour atteindre une longueur d’un millimètre). Leur concentration est le plus souvent comprise entre 100 et 500 par centimètr […] Lire la suite
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Dans le chapitre « Les carburants et la formation d'ozone troposphérique » : […] L'ozone est un polluant secondaire dans le sens où il se forme au cours de réactions chimiques complexes entre les hydrocarbures et les oxydes d'azote présents dans la basse couche de l'atmosphère (troposphère) et provenant, pour une part non négligeable, des rejets d'origine automobile. Le taux de formation de l'ozone troposphérique dépend à la fois des conditions météorologiques (il est favorisé […] Lire la suite
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Dans le chapitre « Le changement climatique et ses causes » : […] Depuis le début de l’ère industrielle (1750), différents facteurs liés aux activités humaines ont modifié le bilan énergétique de la Terre. Les changements de flux énergétiques qui y sont associés, par rapport à 1750, se traduisent en termes de « forçage radiatif ». Celui-ci est dominé par les émissions de gaz à effet de serre (GES) tels que le dioxyde de carbone, CO 2 , le méthane, CH 4 , l’oxyde […] Lire la suite
CLIMATOLOGIE
Dans le chapitre « Le bilan radiatif contrôle la température de la Terre » : […] La Terre, située à environ 150 millions de kilomètres du Soleil, intercepte une petite fraction du rayonnement, égale à 1 370 W.m –2 ( c'est la fameuse constante solaire qui n'en est pas une, découverte par le physicien français Pouillet en 1838). En raison du rapport géométrique entre la surface du disque terrestre (surface d'interception du rayonnement solaire) et la surface de la sphère terres […] Lire la suite
Voir aussi
- TRANSFORMATION ADIABATIQUE
- BRISES DE TERRE ET DE MER
- CONDENSATION météorologie
- CONVECTION ou CONVEXION
- CUMULUS
- ÉVAPORATION hydrologie
- LOI DES GAZ PARFAITS
- GELÉE
- GIVRE
- HUMIDITÉ RELATIVE
- HYGROMÉTRIE
- ISOBARE
- PLUIE
- PRESSION PARTIELLE
- RAYONNEMENT SOLAIRE
- ROSÉE
- STABILITÉ météorologie
- STRATOSPHÈRE & STRATOPAUSE
- TEMPÉRATURE météorologie et climatologie
- TEMPÉRATURE POTENTIELLE
- TENSION DE VAPEUR
- TRANSFORMATIONS THERMODYNAMIQUES
- VAPEUR D'EAU
Pour citer l’article
Jean-Pierre CHALON, « ATMOSPHÈRE - Thermodynamique », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 05 août 2020. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/atmosphere-thermodynamique/