Au programme de ce chapitre
- I. Composition et structure d'une enveloppe fragile
- II. Une enveloppe protectrice et régulatrice
- III. Le bilan radiatif terrestre : un équilibre dynamique
- Méthodes et pièges à éviter
- Savoir-faire
- Exercices types corrigés
- Teste-toi — vrai ou faux ?
- Pièges fréquents et astuces
La définition à retenir
Définition L'atmosphère terrestre est le mélange gazeux qui entoure la planète : environ 78 % de diazote (N₂), 21 % de dioxygène (O₂), moins de 1 % d'argon, et des gaz traces parmi lesquels la vapeur d'eau et le dioxyde de carbone, dont la concentration atteint environ 420 parties par million (ppm) en 2024, contre 280 ppm avant l'ère industrielle. Verticalement, on distingue la troposphère (0 à environ 12 km, siège de la météorologie), la stratosphère (12 à 50 km, où se concentre l'ozone), puis la mésosphère et la thermosphère.
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Un exemple corrigé
Exemple À l'équilibre radiatif, la puissance solaire absorbée par la Terre égale la puissance qu'elle réémet vers l'espace. En moyenne sur toute la sphère, le flux solaire absorbé vaut S(1 − A)/4, où S = 1361 W·m⁻² est la constante solaire et A = 0,30 l'albédo terrestre (fraction du rayonnement réfléchie par les nuages, la glace et la surface). On obtient S(1 − A)/4 = 238 W·m⁻², d'où une température d'équilibre radiatif T_e = (238/σ)14 ≈ 255 K, soit environ −18,6 °C. Or la température moyenne réelle au sol est de 15 °C : l'écart de 33,6 °C correspond précisément à l'effet de serre naturel.
L'essentiel à retenir
- Air actuel : ≈78 % N2, ≈21 % O2, gaz minoritaires (CO2, vapeur d'eau…).
- Le dioxygène vient de la photosynthèse ; l'atmosphère primitive en était dépourvue.
- Effet de serre naturel = Terre habitable ; renforcé = réchauffement.
- Le vivant a transformé durablement l'atmosphère.
Les erreurs fréquentes à éviter
Piège — « l'air a toujours été comme aujourd'hui ». La composition a évolué : l'O2 est apparu avec le vivant, bien après la formation de la Terre.
Piège — diaboliser tout effet de serre. L'effet de serre naturel est indispensable à la vie ; c'est son renforcement par les émissions humaines qui dérègle le climat.
Attention Il ne faut pas confondre l'ozone stratosphérique, bénéfique et protecteur, avec l'ozone troposphérique (« ozone de basse altitude »), un polluant photochimique irritant pour les voies respiratoires, produit près du sol par réaction entre polluants automobiles et rayonnement solaire.
L'astuce du prof
Astuce — couches De bas en haut : troposphère (météo), stratosphère (ozone), mésosphère, thermosphère.
Exercices corrigés
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Exercice 1 — Composition
Quels sont les deux principaux gaz de l'air, et dans quelles proportions ?
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Le diazote (≈78 %) et le dioxygène (≈21 %).
Exercice 2 — D'où vient l'O2 ?
Comment expliquer la présence de dioxygène dans l'atmosphère ?
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Par la photosynthèse : les organismes chlorophylliens libèrent de l'O2. L'atmosphère primitive n'en contenait pas.