ATMOSPHÈREThermodynamique
Les transformations thermodynamiques de l'atmosphère sont matérialisées par tous les phénomènes météorologiques, les plus courants comme les plus violents : sécheresse, vent, nuages, brouillard, pluie, orages, grêle, cyclones... Leur étude logique découle directement de nos connaissances en matière de dynamique et de physique de l'atmosphère, composée d'eau sous ses diverses phases (vapeur, liquide, solide) au sein d'un gaz considéré comme chimiquement homogène, à savoir l'air sec. Les sources énergétiques à considérer sont principalement d'origine radiative et sont considérées à propos de l'article terre - bilan énergétique de la terre, auquel on se reportera.
Bien entendu, les aspects purement thermiques de ces échanges radiatifs et énergétiques ne peuvent être négligés : c'est là, en effet, leur première manifestation ; de plus, puisque l'atmosphère peut être considérée comme un mélange de gaz presque parfaits, les variations de volume, de pression ou de densité des particules de l'atmosphère peuvent être évaluées sans difficulté.
Ainsi, pour essayer de schématiser clairement les transformations thermodynamiques de l'atmosphère, nous considérerons celle-ci comme une couche gazeuse, composée d'air sec (de masse moléculaire voisine de 29) et de vapeur d'eau, mais contenant aussi de l'eau liquide et solide et quelques autres aérosols, soumise à des variations de pression et de température et placée dans le champ de pesanteur terrestre.
La rotondité de la Terre et sa rotation n'interviennent pas dans les phénomènes thermodynamiques : on n'en tiendra donc pas compte. Les domaines principaux de variations à considérer sont : pour les pressions, de 1 000 à 100 hectopascals ; pour les températures, de — 80 à + 50 0C ; pour les tensions de vapeur d'eau, jusqu'à 30 hectopascals (hectopascal : unité remplaçant le millibar, et à peu près équivalente à 3/4 de millimètre de mercure ; 760 mm de mercure = 1 013,25 hPa).
La principale source d'énergie incidente est le rayonnement solair [...]
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Écrit par :
- Christian PERRIN DE BRICHAMBAUT : ingénieur général de la météorologie, secrétaire permanent du Conseil supérieur de la météorologie
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« ATMOSPHÈRE » est également traité dans :
ATMOSPHÈRE - La couche atmosphérique
La connaissance du champ de pression à la surface de la Terre et l'hypothèse généralement admise de l'équilibre hydrostatique permettent d'évaluer la masse de l'atmosphère terrestre à 5,13 × 1018 kg, soit environ la millionième partie de la masse de la Terre. En supposant la masse volumique de l' air constante et égale à […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/atmosphere-la-couche-atmospherique/
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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/atmosphere-chimie/
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Dans le chapitre « Goce : un satellite à l'écoute des séismes »
: […]
de démontrer que l'on peut détecter les mouvements 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'
AÉRONOMIE
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 fut adopté lors de l'assemblée générale de l'Union […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/aeronomie/#i_2743
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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/air/#i_2743
ANTARCTIQUE
Dans le chapitre « Le trou dans la couche d'ozone »
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Formé de trois atomes d'oxygène, l'ozone (O
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
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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/archeen/#i_2743
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ASTROMÉTRIE
Dans le chapitre « L'astrométrie spatiale »
: […]
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Dans le chapitre « Réglementation des émissions polluantes »
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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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/biodepollution/#i_2743
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d'eau saturante sur des « germes », ou « noyaux de condensation », toujours présents dans l'atmosphère. Ces noyaux, du moins les plus efficaces d'entre eux, donnent naissance à des gouttelettes submicrométriques atteignant très rapidement un diamètre de quelques micromètres. Les processus de condensation interviennent fréquemment en altitude, les […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/brouillard/#i_2743
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Dans le chapitre « Le rôle de l'eau »
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radiatif à hauteur de 3 Wm–2. Une partie de ce forçage est contrebalancée par l’effet des aérosols dans l’atmosphère et des ajustements des
CLIMATOLOGIE
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solaire au sommet de l'atmosphère est de 342 W.m–2. Dans l'atmosphère, une partie de ce rayonnement solaire (107 W.m–2) est réfléchie par les
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Enfin, la troisième cause est liée aux modifications de la composition de l’atmosphère, laquelle joue un rôle dans la transformation et la redistribution de l’énergie solaire. Les constituants de l’atmosphère ont varié au cours du temps. Les gaz à effet de
CORIOLIS GASPARD GUSTAVE (1792-1843)
Ingénieur et mathématicien français. Assistant à l'École polytechnique à Paris, Gustave Coriolis étudie la composition des vitesses et des accélérations […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/gaspard-gustave-coriolis/#i_2743
CYCLES BIOGÉOCHIMIQUES
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DÉPRESSION, météorologie
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FORCE DE CORIOLIS
mouvement vers la droite dans l’hémisphère Nord et vers la gauche dans l’hémisphère Sud. Elle a donc des implications énormes sur le déplacement des masses d’eau et des masses d’air : ainsi, la circulation générale des courants marins de surface prend la forme d’une boucle horaire dans l’hémisphère Nord et contre-horaire dans l’hémisphère Sud ; la […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/force-de-coriolis/#i_2743
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qu’à la proportion de vapeur d’eau qu’il contient. Cette donnée est très utile en météorologie parce qu’elle détermine l’aptitude de l’atmosphère à produire ou non des
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IMAGERIE TÉRAHERTZ
Dans le chapitre « L’émission térahertz, un développement récent »
: […]
dès 1911, mais une des caractéristiques de ces ondes a fortement freiné les recherches dans ce domaine : l’atmosphère est quasiment opaque aux rayonnements à ces fréquences si bien qu’il n’est guère envisageable de les utiliser dans des radars ou pour des communications à longue distance. Il a fallu attendre l’invention des
INFRAROUGE
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IONOSPHÈRE
L'atmosphère est ionisée sur toute la surface du globe à partir d'une altitude d'environ 60 km, au-dessous de laquelle l'ionisation est négligeable ; cette région de l'atmosphère est appelée ionosphère. Vers les altitudes supérieures, l'ionisation s'étend jusqu'à la magnétopause, limite de la zone d'influence du champ magnétique terrestre. […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/ionosphere/#i_2743
LORIUS CLAUDE (1932- )
Dans le chapitre « Des bulles dans un glaçon »
: […]
En 1965, en terre Adélie, Claude Lorius observe fortuitement des bulles d'
MAGNÉTOSPHÈRES
magnétosphère au moment où on quitte l'
MASSES D'AIR
d'air », fréquemment employé par les météorologistes, désigne une portion importante de l'atmosphère dont les dimensions horizontales peuvent atteindre plusieurs milliers de kilomètres et qui possède des caractéristiques physiques et une structure suffisamment homogènes, en particulier du point de vue thermique, pour pouvoir être identifiée et […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/masses-d-air/#i_2743
MÉCANIQUE SPATIALE
Dans le chapitre « Les perturbations »
: […]
Du fait du frottement atmosphérique, un satellite qui évolue à une altitude suffisamment basse (inférieure à 1 000 km) est soumis à une force
MÉTÉORES
On appelle couramment « météores » les phénomènes atmosphériques directement perceptibles autres que les
MÉTÉOROLOGIE
La météorologie, du grec meteora et logos, dont l’association signifie « science des choses suspendues en l’air », a pour
MODÉLISATION ET PRÉVISION OCÉANOGRAPHIQUES
Dans le chapitre « L'océan et le climat » : […] atmosphériques, mais ne tiennent pas compte de l'effet en retour de l'océan sur l'atmosphère. Les rétroactions du système océan-atmosphère doivent être abordées dans une modélisation, dite couplée, dans laquelle les flux mécaniques et thermohalins (température et salinité de l'eau) échangés par les deux fluides sont déterminés par leurs […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/modelisation-et-prevision-oceanographiques/#i_2743
NUAGES
Dans le chapitre « Principes » : […] La considération des altitudes auxquelles certains genres de nuages se rencontrent le plus fréquemment a conduit à la notion d'étage. La partie de l'atmosphère dans laquelle on observe habituellement les nuages (troposphère) a été divisée verticalement en trois étages appelés respectivement : étage supérieur, étage moyen, étage inférieur […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/nuages/#i_2743
NUCLÉAIRE HIVER
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OPTIQUE ADAPTATIVE
Dans le chapitre « POUVOIR SÉPARATEUR D'UN INSTRUMENT D'OPTIQUE » : […] cette même pièce depuis une distance de 400 kilomètres. En principe seulement, car l'atmosphère turbulente aura introduit une limitation à la finesse des images, moins fondamentale mais bien réelle, qui se situe en général vers 5 microradians, pratiquement indépendante de la taille de l'optique et de la longueur d'onde : c'est donc une perte de […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/optique-adaptative/#i_2743
ORAGES
Les orages sont des perturbations atmosphériques violentes, accompagnées de manifestations électriques (éclairs, tonnerre), d'averses de pluie, de
OXYGÈNE
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en 1865 que Jacques-Louis Soret démontra l'existence d'une molécule O
PALÉOCLIMATOLOGIE
Dans le chapitre « Impact du volcanisme » : […] des gaz et des particules jusque dans la stratosphère. Peu après une éruption, les aérosols stratosphériques sont essentiellement constitués de cendres volcaniques très fines ; celles-ci sédimentent rapidement et, après quelques semaines, les aérosols stratosphériques les plus abondants sont des sulfates créés par la conversion photochimique du SO […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/paleoclimatologie/#i_2743
PLANÉTAIRES SYSTÈMES
Dans le chapitre « Les conditions de la possibilité de la vie » : […] au développement du vivant ? La vie sur une planète est intimement liée à la présence d'une atmosphère. Pour que celle-ci puisse se former, deux grandeurs fondamentales interviennent : d'une part, la distance à l'étoile centrale, qui détermine la température de l'atmosphère, d'autre part, la masse de la planète, qui nous renseigne sur la masse de […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/systemes-planetaires/#i_2743
POLLUTION
Dans le chapitre « La pollution atmosphérique » : […] Provoquée par le rejet intempestif de substances diverses dans l'atmosphère, la pollution atmosphérique constitue sans aucun doute la plus évidente des dégradations de l'environnement […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/pollution/#i_2743
POLLUTION ATMOSPHÉRIQUE URBAINE
La
PRÉCIPITATIONS, météorologie
Si les brouillards et les nuages matérialisent, dans l'atmosphère, la condensation en masses importantes de la vapeur d'eau, la rosée et le givre sont des phénomènes analogues, mais limités à la surface même de la végétation ou des objets qui sont au contact ou au voisinage direct du sol […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/precipitations-meteorologie/#i_2743
PRESSION ATMOSPHÉRIQUE
Dans le chapitre « Les variations de la pression avec l’altitude » : […] À partir de 1892, après leur invention par Gustave Hermite, les ballons-sondes permettront d’effectuer des mesures en altitude, sans présence humaine, à l’aide de capteurs munis d’enregistreurs. En 1902, après avoir réalisé une série de 236 sondages au-dessus de 11 kilomètres, Léon-Philippe Teisserenc de Bort découvre la stratosphère […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/pression-atmospherique/#i_2743
QUANTIFICATION DE L'EFFET DE SERRE
Si la notion d'effet de serre remonte à
RAYONNEMENT COSMIQUE - Rayons cosmiques
pour être détectés par des instruments placés dans des satellites en orbite terrestre ou dans des sondes spatiales. D'autres pénètrent dans l'atmosphère terrestre, entrent en collision avec des noyaux d'
TEISSERENC DE BORT LÉON (1855-1913)
1855 et mort à Cannes le 2 janvier 1913. Son nom reste dans l'histoire de la météorologie grâce à ses travaux sur la haute atmosphère, la stratosphère. Cependant, ses études sur les variations physiques et dynamiques de la basse atmosphère ont été déterminantes car il avait compris que leur compréhension était la base de la prévision météorologique […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/leon-teisserenc-de-bort/#i_2743
TEMPÉRATURE (météorologie)
Dans le chapitre « Les différentes couches de l’atmosphère météorologique »
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une couverture suffisante pour observer toutes les régions du globe. Les capteurs embarqués sur satellites pallient en partie ces problèmes et s’insèrent dans le système mondial d’observation de l’atmosphère. Installé sur les satellites météorologiques à défilement MetOp de l’
TERRE - Le système Terre et sa transformation
Dans le chapitre « L'altération anthropique de l'atmosphère » : […] les modifications de l'environnement à l'échelle globale, plus spécifiquement celles de la composition chimique de l'atmosphère. Prévu depuis au moins un siècle par quelques scientifiques, l'enrichissement de l'atmosphère en gaz carbonique résulte indubitablement de nos activités agricoles et industrielles : déforestation et combustion de […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/terre-le-systeme-terre-et-sa-transformation/#i_2743
TERRE - Bilan énergétique
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la partie visible du rayonnement solaire, qui contient la plus grande part de son flux énergétique, traverse l'atmosphère avec peu de pertes. Aux longueurs d'onde inférieures à 0,31 μm de l'
TERRE BOULE DE NEIGE HYPOTHÈSE DE LA
de neige est quasi impossible. Complètement gelée, la Terre réfléchit considérablement la lumière du
TRANSPORTS - Transports et environnement
Dans le chapitre « Les gaz à effet de serre »
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Ces travaux montrent la progression de la teneur de l'atmosphère en gaz à effet de serre : dioxyde de carbone (CO
TURBULENCE
Dans le chapitre « Le système océan-atmosphère et la turbulence » : […] solaire et la source froide par l'émission vers l'espace du rayonnement terrestre. Près de la moitié du rayonnement solaire incident est réfléchie directement (d'où l’albedo) ou absorbée dans l'atmosphère, le reste est absorbé pour partie par le sol et pour l’essentiel par les couches superficielles de l’océan. Ces processus […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/turbulence/#i_2743
VENTS
solaire est très irrégulier. Le mécanisme, simplifié à l'extrême, est le suivant : l'
VOSTOK, Antarctique
Les bulles d'
Voir aussi
Pour citer l’article
Christian PERRIN DE BRICHAMBAUT,
« ATMOSPHÈRE -
