• Constituants de l'atmosphère

     La composition de l'atmosphère

    La composition chimique de l'atmosphère comprend pour l'essentiel, de l'azote (78%), de l'oxygène (21%), des gaz rares (Argon, Néon, Hélium...) et dans les basses couches, de la vapeur d'eau et du dioxyde de carbone.

    Les constituants de l'air atmosphérique peuvent être classées en deux catégories :

    • les constituants comme l'azote, les gaz rares, dont la concentration est constante, tout au moins dans les basses couches de l'atmosphère.

    • les constituants dont la teneur varie dans l'atmosphère, tels que le dioxyde de carbone et surtout la vapeur d'eau.

    L'ensemble des gaz, dont les proportions restent constantes, forme l'air sec considéré comme un gaz parfait. La composition de l'air sec ainsi que sa masse molaire ont été, pour les besoins de la météorologie, arrêtées internationalement aux valeurs indiquées ci-dessous.

    Le dioxyde de carbone et l'ozone sont des constituants pouvant subir quelques variations selon le lieu et l'époque. Cependant leur concentration étant faible dans l'atmosphère, ces variations ne modifient pas notablement la composition chimique de l'air sec, ni sa masse molaire (variations considérées donc comme négligeables).  

    Composition chimique de l'air sec

    Gaz constituants 
    de l'air sec 
    Volumes (en %) Masses molaires 
    (O = 16,000)
    Azote (N2) 78,09 28,016
    Oxygène (O2) 20,95 32,000
    Argon (A) 0,93 39,944
    Dioxyde de carbone (CO2) 0,035 44,010
    Néon (Ne) 1,8 10-3 20,183
    Hélium (He) 5,24 10-4 4,003
    Krypton (Kr) 1,0 10-4 83,07
    Hydrogène (H2) 5,0 10-5 2,016
    Xénon (Xe) 8,0 10-6 131,3
    Ozone (O3) 1,0 10-6 48,000
    Radon (Rn) 6,0 10-18 222,00

    Masse molaire totale de l'air sec : M = 28,966 

    L'eau, par contre, joue un rôle particulier dans l'atmosphère où elle existe sous trois états : solide, liquide, gazeux. A l'état gazeux, la vapeur d'eau intervient dans des proportions pouvant atteindre 0,1% en Sibérie à 5% dans les régions maritimes équatoriales. 
    D'un point de vue thermodynamique, l'air atmosphérique peut être considéré comme une mélange de deux gaz : l'air sec et la vapeur d'eau.

     

     

    La structure verticale de l'atmosphère

    La structure verticale de l' enveloppe gazeuse de la Terre résulte de l'existence de la force de gravité exercée par le globe qui conduit à un équilibre hydrostatique, au sein duquel, la pression (masse de l'air par unité de surface) diminue avec l'altitude(divisée par cent à 30 km d'altitude et par un million à 100 km).

    L'atmosphère terrestre se caractérise également par une distribution verticale de la température qui résulte de l'existence de différentes sources de chaleur entre le sol et les hautes altitudes. A l'émission de chaleur par la surface terrestre chauffée par le rayonnement solaire, s'ajoute, à 50 km d'altitude, une nouvelle source de chaleur liée aux mécanismes de dissociation de l'oxygène moléculaire sous l'influence des radiations solaires de courtes longueur d'onde, qui aboutit à la constitution de la couche d'ozone.