Fiche de révision : Atmosphère terrestre

📋 Plan du Cours

1. Origine et maintien de l’atmosphère
2. Évolution chimique de l’atmosphère
3. Évolution climatique de la Terre
4. Composition actuelle de l’atmosphère
5. Aérosols et eau atmosphérique
6. Pression et structure verticale
7. Troposphère et stratosphère

📖 1. Origine et maintien de l’atmosphère

🔑 Notions clés & Définitions

• Atmosphère terrestre : Couche gazeuse la plus externe de la Terre, maintenue autour de la planète par la gravité terrestre.

★ À maîtriser

📌 Le bouclier magnétique généré par la rotation de la Terre protège l’atmosphère du vent solaire, constitué de particules émises par le Soleil.

• Par convention climatique, la limite de l’atmosphère est fixée à 100 km d’altitude, même si des particules gazeuses subsistent au-delà.

Compléments

• Mars ne possède pas de bouclier magnétique, ce qui explique la quasi-disparition de son atmosphère.

💡 Astuce mémo

Gravité terrestre → maintien des gaz ; bouclier magnétique → protection contre le vent solaire

📖 2. Évolution chimique de l’atmosphère

★ À maîtriser

• L’évolution chimique comprend trois grandes phases:

  • la phase primitive
  • la phase archéenne
  • la Grande Oxydation

• Durant la phase primitive, d’environ 4,5 à 4 milliards d’années, la Terre est dominée par le magma puis se refroidit jusqu’à environ 100 °C, tandis que le dégazage enrichit l’atmosphère en vapeur d’eau, en CO2 et en azote.

• L’atmosphère primitive contient environ: 80 % de vapeur d’eau, 15 % de CO2,5 % d’azote

• Vers 4,3 milliards d’années, le refroidissement permet à la vapeur d’eau de se condenser et donne naissance aux premiers océans, puis la pluie lessive le CO2 et les poussières de l’atmosphère.

• Durant la phase archéenne, de 4 à 2,5 milliards d’années, l’azote et le CO2 dominent l’atmosphère, l’eau est principalement liquide dans les océans et l’oxygène est encore absent.

• Vers 3 milliards d’années, les cyanobactéries apparaissent et rejettent du dioxygène par photosynthèse, qui oxyde d’abord les océans et les roches avant de s’accumuler dans l’atmosphère.

• La Grande Oxydation débute vers 2,5 milliards d’années ; l’oxygène oxyde d’abord le fer dissous dans les océans, puis commence à s’accumuler dans l’atmosphère lorsque le stock de fer s’épuise vers 2,4 à 2 milliards d’années.

• L’accumulation d’oxygène permet la formation de la couche d’ozone, qui filtre les rayons ultraviolets et rend ensuite possible la vie sur les continents.

Compléments

• Entre 500 et 540 millions d’années, l’atmosphère atteint sa proportion actuelle d’environ 21 % d’oxygène.

💡 Astuce mémo

Magma → océans → oxygène

📖 3. Évolution climatique de la Terre

★ À maîtriser

📌 À l’échelle des temps géologiques, la Terre alterne entre des phases de glaciation et de déglaciation sous l’effet de facteurs astronomiques, selon un cycle complet d’environ 105 000 ans.

• La Terre se trouve depuis environ 12 000 ans dans une période chaude, et l’activité humaine pourrait augmenter la température future d’environ 5 °C supplémentaires.

Compléments

• La température moyenne mondiale actuelle est de 15 °C, mais il y a 500 millions d’années elle était nettement supérieure.

💡 Astuce mémo

Glaciation ↔ déglaciation

📖 4. Composition actuelle de l’atmosphère

📝 Points essentiels

• L’atmosphère actuelle contient:

  • 78 % d’azote
  • 21 % d’oxygène
  • environ 1 % de gaz rares
  • 0,93 % d’argon

• L’ozone est présent en très faible quantité dans l’atmosphère, mais il joue un rôle fondamental, ce qui montre que l’importance d’un gaz ne dépend pas nécessairement de son abondance.

💡 Astuce mémo

N-O : azote majoritaire, oxygène secondaire

📖 5. Aérosols et eau atmosphérique

🔑 Notions clés & Définitions

• Aérosols : Fines particules en suspension dans l’air, de l’ordre du micromètre et invisibles à l’œil nu.
• Eau atmosphérique : Seul composé atmosphérique capable de changer spontanément d’état, en passant de la vapeur au liquide puis au solide.

★ À maîtriser

• Les aérosols servent de noyaux de condensation : la vapeur d’eau se dépose sur ces particules puis forme une goutte lorsque la quantité d’eau devient excessive.

• L’eau entre dans l’atmosphère par évaporation et y reste en moyenne 10 jours avant d’en ressortir sous forme de précipitations.

Compléments

• Les aérosols peuvent être:
  • solides
  • liquides
  • d’origine naturelle
  • d’origine humaine

💡 Astuce mémo

Aérosols + vapeur d’eau → gouttelettes → précipitations

📖 6. Pression et structure verticale

📝 Points essentiels

• Au niveau de la mer, la pression atmosphérique moyenne est de 1013,25 hectopascals ; une pression supérieure correspond à une haute pression et une pression inférieure à une basse pression.

📌 La pression atmosphérique diminue avec l’altitude parce que les gaz sont concentrés près de la surface, et vers 5 km d’altitude elle est quasiment divisée par deux.

• La troposphère s’étend de 0 à 12 km, la stratosphère de 12 à 50 km, la mésosphère de 50 à 85 km et la thermosphère de 85 à 500 km, tandis que l’exosphère assure la transition vers le vide spatial.

📌 La pression diminue globalement avec l’altitude, tandis que la température présente une évolution plus complexe, avec des phases de diminution, de stabilité et d’augmentation.

💡 Astuce mémo

Troposphère → stratosphère → mésosphère → thermosphère → exosphère

📖 7. Troposphère et stratosphère

🔑 Notions clés & Définitions

• Couche limite : Partie de la troposphère située de 0 à 3 km d’altitude, au contact direct de la surface terrestre.

★ À maîtriser

• La troposphère mesure en moyenne 12 km d’épaisseur, avec environ 7 km aux pôles et jusqu’à 17 km à l’équateur.

• La troposphère contient la quasi-totalité de la vapeur d’eau et l’essentiel des nuages, et c’est la seule couche où se produisent les phénomènes météorologiques.

• Dans la troposphère, l’air chaud monte par ascendance et l’air froid descend par subsidence, tandis que les frottements et les différences de température produisent des turbulences.

• La couche limite est la couche la plus turbulente et la plus polluée de l’atmosphère, car elle subit le frottement du relief et concentre les particules, la vapeur d’eau et les aérosols.

• Dans l’atmosphère libre, de 3 à 12 km, la température diminue en moyenne de 0,65 °C tous les 100 mètres, soit environ 6,5 °C par kilomètre.

• La stratosphère s’étend de 12 à 50 km, présente une turbulence quasi inexistante et contient une concentration élevée d’ozone.

📌 Dans la stratosphère, l’ozone absorbe une partie du rayonnement ultraviolet, ce qui provoque une augmentation de la température avec l’altitude ; lorsque sa concentration diminue, la température recommence à baisser.

Compléments

• La tropopause sépare la troposphère de la stratosphère et sa température moyenne est de -56 °C.

💡 Astuce mémo

Troposphère turbulente et météorologique ↔ stratosphère stable et ozonée