La Structure et Composition de l'Atmosphère - Aperçu PDF

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At mosphère Atmosphère  At mosphère Atmosphère La structure La Le rôle de La pollution de composition l’atmosphère de l’atmosphère de l’atmosphère  L’atmosphèr e L'atmosphère, qu'est-ce que c’est ? L'atmosphère est une couche de gaz que l’effet de gravité retient autour de la Terre. Comme la gravité est plus forte à l’équateur, l’atmosphère est aussi plus épaisse à cette latitude. Elle n’est pas homogène, parce que les caractéristiques changent avec l’altitude. Chaque fois que la température, la densité ou la pression changent, une nouvelle sphère commence que les pauses séparent. On compte 5 sphères et 5 pauses.  Températ Pressi Nom Objet(s) ure on Satellite Augmente Exosphère Magnétosph Zéro et diminue ère Navette spatiale Thermosph Station Augmente Zéro ère spatiale Aurore boréale Mésosphèr Diminu Météore Diminue e e Avion supersoniqu e Stratosphè Diminu Couche Augmente re e d’ozone Ballon de météo Avion  La structure de l’atmosphère Qu’est-ce que signifie la troposphère ? La troposphère est la plus basse couche qui s’étend à 10 km d’altitude et qui représente 80 % de l'atmosphère. Le mot « tropo » signifie un changement qui indique que la densité de matière diminue petit à petit. Si la densité de matière diminue avec l’altitude, la température et la pression diminuent aussi. Pourquoi diminue la température dans la troposphère ? Dans la troposphère, l’air est réchauffé par le sol. Au contact du sol chaud, l’air se réchauffe. Quand l’air est chaud, il s’élève et forme des nuages. Pourquoi diminue la pression dans la Troposp hère troposphère ? Vers le haut, il y a moins de molécules et de résistance de l’air.  La structure de l’atmosphère Comment vole un avion ? qui a deux ailes, est capable de voler malgré la Un avion, gravité de la Terre. Quand l’avion avance, grâce à la forme de son aile, l’air qui passe au-dessus L’avion décolleaccélère. à cause deLa cette pression de l’air est dépression. alors C’est moinschose quand on la même forte au-dessus passe la mainde l’aile par qu’au-dessous. la fenêtre d’une voiture qui roule. Si on penche légèrement la main vers l’avant, on a l’impression qu’elle remonte. Pourquoi vit-on dans la troposphère ? se sont adaptés aux gaz qui se trouvent Les organismes ici. Le dioxygène est la molécule la plus importante pour Le les êtres baisse, dioxygène vivants.on souffre de mal des Troposp montagnes (ou maladie d’altitude). À 3 000-3 500 hère mètres, on se sent mal, les symptômes sont la nausée, le vomissement, la fatigue, le vertige et à 5  La structure de l’atmosphère Qu’est-ce que signifie la stratosphère ? Le mot « strato » représente la couche d’ozone. L’ozone ou trioxygène est un gaz toxique qui emprisonne les rayons ultraviolets (surtout A et B). Pourquoi augmente la température dans la stratosphère ? La stratosphère contient la couche d'ozone. L’ozone absorbe l’énergie des rayons ultraviolets ce qui augmente la température. Pourquoi vole-t-on plus vite dans la Stratosp h ère stratosphère ? L’air est plus rare, donc on peut voler plus vite. Troposp Parfois, les avions, les fusées et les missiles hère volent à travers la stratosphère.  La structure de l’atmosphère Qu’est-ce que signifie la mésosphère ? Le mot « méso » désigne les parties qu’on trouve au milieu. Pourquoi diminue la température dans la mésosphère ? Dans la mésosphère, l’ozone fait défaut et le sol Mésosp se trouve loin. Seulement la moitié des rayons hè re solaires arrivent à la mésosphère. Pourquoi brûlent les météores dans la Stratosp h ère mésosphère ? Quand les objets extraterrestres (un météoroïde, Troposp une navette spatiale) entrent dans l'atmosphère, ils hère frottent contre les molécules de gaz.  La structure de l’atmosphère Qu’est-ce que signifie la thermosphère ? Le mot « thermo » signifie la chaleur et se réfère à la température. Pourquoi augmente la température dans la Thermo sphère thermosphère ? C’est la thermosphère qui absorbe 50 % des Mésosp rayons solaires. hè re Pourquoi les gaz brillent dans la Stratosp h ère thermosphère ? L’aurore boréale est le résultat de l'interaction des Troposp éruptions solaires et les gaz. Le rayonnement ionise hère les gaz, c’est pourquoi on appelle la thermosphère aussi l’ionosphère.  La structure de l’atmosphère Où est la limite de l’atmosphère ? L'atmosphère ne s'arrête pas, Exosph mais se raréfie. ère Si on regarde la densité de matière, la fin de l’atmosphère se trouve dans la thermosphère à Thermo sphère 100 km d’altitude où l’air est si rare qu’il n’y a pas de portance, donc de forte qui soulève l’avion. Si on analyse la température, la limite est la Mésosp hè re thermopause entre 500 et 1000 km. Au-delà, la température varie entre 1500 et -270 °C. Stratosp La frontière peut-être à 65 000 km qui marque la h ère magnétosphère et à 190 000 km aussi qui est la moitié de la distance de la Lune. Troposp hère Dans l’exosphère, il y a très peu de molécules et la densité de matière est si rare qu’on ne sent pas le frottement c’est pourquoi les satellites orbitent là.  La structure de l’atmosphère Quel est le rôle de l’atmosphère ? Elle protège les êtres vivants contre les températures extrêmes. Sans l’atmosphère, il ferait trop chaud au soleil et il ferait trop froid à l’ombre. Elle protège contre le refroidissement. Elle garde la chaleur interne de la Terre, elle nous tient chaud. Elle protège contre les rayons dangereux. Les rayons UV détruisent les cellules. Elle protège contre les astres. Les météores et les petits astres brûlent dans l’atmosphère. La composition de l’atmosphère rend la Terre viable. L’évolution s’est adapté aux gaz atmosphériques.  La composition de l’atmosphère L'atmosphère, qu'est-ce La Di composition de que c’est ? oxyl’atmosphère gè L'atmosphère est une enveloppe de gaz que ne Autres gaz plusieurs molécules à l’état gazeux composent. 21 1% % Les composants principaux sont le diazote (N2) à 78%, le dioxygène (O2) à 21% et les autres gaz qui sont La composition présents à 1%. de l'atmosphère varie avec la position géographique, avec l'altitude et avec l’histoire. Gaz Volume (ppm: partie par Diaz million) ote Argon (Ar) 9 000 ppm (0,9 %) 78% Dioxyde de 400 ppm (0,04 %) carbone (CO2) Néon (Ne) 20 ppm Hélium (He) 5 ppm  La composition de l’atmosphère Comment s’est formée l’atmosphère ? Après la formation de la croûte, le Le changement de bombardement a formé l’atmosphère l’atmosphère primitive. Les météores ont apporté de l’eau et ont causé des 100 activités volcaniques, la surface terrestre est devenue 80 78 une mer de lave, c’est pourquoi l’atmosphère était 80 riche Le H Oendevapeur d’eau avec l’air réagit et enledioxyde deSO CO et le carbone. ce qui cause 60 2 2 2 des pluies acides. Les pluies acides sont une source 40 21 d’érosion Les rochesqui détruisent les magmatiques se roches. transforment en roches 20 15 5 Traces 0 Traces sédimentaires qui contiennent du carbonate 0 Eau Diazote Dioxygène Dioxyde (CO 2− ). La quantité 3 de CO de l’air diminue, la de 2 carbone Terre se refroidit, la vapeur se liquéfie et Atmosphère primitive Atmosphère actuelle  La composition de l’atmosphère Comment modifie la vie l’atmosphère ? L’eau de mer filtre les rayons dangereux, les acides aminés, puis les procariotes (les premières bactéries)font Les cyanobactéries se forment. la photosynthèse, elles fixent le CO2 et libèrent Le de l’O2.dans l'eau et réagit avec elle pour CO se dissout 2 former de l'acide carbonique (H2CO3) qui a des conséquences La quantité d’Osur les écosystèmes marins. 2 augmente dans l’air et sous l’action des rayons UV, le dioxygène est dissocié en deux atomes d’oxygène (O) et un atome d’oxygène s’associe à une molécule de dioxygène (O2) pour former L’ozone une molécule filtre d’ozone les rayons (O3). UV, donc la vie sort de l’eau. La vie augmente la quantité d’O2 et s’il y a plus d’O2,  La composition de l’atmosphère Comment modifie l’homme l’atmosphère ? Vers 10 000 av. J.-C., la domestication des animaux produit des gaz qui haussent la température moyenne de la Terre. Au 13e siècle, un volcan indonésien entre en éruption, la cendre et les gaz bloquent une partie de l'énergie solaire et provoquent un effet de refroidissement. En 1883, l’éruption du Krakatoa rejette du dioxyde de soufre dans la stratosphère ce qui augmente l'albédo (la quantité de l'énergie solaire réfléchie de la surface) et la température moyenne diminue de 1,5 °C pour eplusieurs années. Le petit âge glaciaire (entre le 13 et 19e siècle) a fini avec la révolution industrielle. Comme on installe l’industrie dans les villes, elles ont tendance à avoir une concentration plus élevée de sources de pollution. L’industrie attire les hommes, donc les villes  Le rôle de l’atmosphère Pourquoi ces gaz sont-ils dangereux ? Les gaz forment parfois des couches dans l’atmosphère. un nuage une couche d’ozone un smog Ces gaz absorbent la chaleur et augmente la température. La Terre fonctionne comme une serre. La chaleur entre dans l’atmosphère, mais elle ne sort pas. La vitre de la Terre est les couches de gaz. Les légumes et les fruits sont les êtres vivants. Ces gaz sont les gaz à effet  Le rôle de l’atmosphère Faut-il avoir peur des gaz à effet de serre ? Les composants de l’atmosphère qui absorbent le rayonnement infrarouge émis par la surface terrestre s’appellent les gaz à effet de serre (GES). Les GES limitent les pertes d'énergie et entraînent un réchauffement de la température. Les GES ne sont pas bon qu’à ça. L'effet de serre est très bénéfique pour la Terre. Sans ceci, les températures seraient glaciales, peu bonnes à la vie. Grâce aux GES, la température moyenne de la Terre est de 15 °C.  Le réchauffement de l’atmosphère D'où viennent les gaz à effet de serre ? Gaz à effet de serre Source naturelle Source humaine L’évaporation de l’eau Les centrales électriques La vapeur d’eau (H2O) surtout des océans L’irrigation des champs La respiration des êtres L’utilisation massive d’énergies fossiles Le dioxyde de carbone vivants pour l’agriculture, les transports et les (CO2) Les feux de forêt bâtiments Le volcanisme La déforestation La digestion des herbivores L’intensification des élevages (bovin) et des Le méthane (CH4) La décomposition des cultures (riz) végétaux La décharge d’ordures Le volcanisme Le protoxyde d’azote Le marécage L’utilisation d’engrais azotés  PRG : 1 Les GES et leur pouvoir de réchauff ement Durée de séjour (années) : 50 à 200 60 50 CO2 (Gaz carbonique) 40 CH4 (Méthane) PRG : 21 PRG : 14 000 Durée de Durée de N2O (Protoxyde d'azote) séjour séjour (années) : (années) : 50 Gaz fluorés (CFC, HFC) 30 12 PRG : 310 000 PRG : 2 000 O3 (Ozone) Durée de Durée de séjour séjour (années) : (années) : 20 120 N.A. 10 0 Contribution à l'effet de serre  Le réchauffement de l’atmosphère Comment fonctionne l’effet de serre ? Seulement la moitié des rayons PhET Simulation solaires atteint la surface. (colorado.edu) L’atmosphère réfléchit et absorbe des rayons 50% moitié La deuxième des rayons solaires. atteint la surface qui réchauffe le sol. Le sol réchauffé émet des ondes infrarouges qui donnent une sensation de chaleur. Ce sont la vapeur d’eau (les nuages), le dioxyde de carbone, le méthane et qui absorbent ce rayonnement Sans nuages, infrarouge. l’absorption et la réflexion des rayons sont plus  Soleil (m) Tchernoziom Forêt (f) Pré (m) Eau (f) Sable (m) Neige (f) (Sol noir)  Le réchauffement de l’atmosphère Pourquoi ne faut-il pas laisser un enfant dans la voiture ? La température à l'intérieur d'une voiture peut grimper à plus de 50 ⁰C en 20 minutes quand il fait 20 ⁰C à l'extérieur. Le rayonnement traverse la fenêtre et la chaleur à l'intérieur de la voiture reste bloquée comme l'effet de serre ce qui fait passer les températures à l'intérieur de la voiture de confortablement froid à dangereusement chaud Une partie de cette lumière est absorbée par les ou mortel. surfaces intérieures de la voiture comme les sièges et elles émettent aussi de la chaleur. L'air à l'intérieur d'une voiture peut devenir stagnant et manquer d'oxygène frais. Cela peut entraîner une diminution de l'oxygénation du sang. Laisser les fenêtres d'un véhicule ouvertes peut ne pas suffire à améliorer la circulation  Le pollution de l’atmosphère Quels sont les mécanismes de la pollution de l’air ? Les phénomènes naturels (l’éruption volcanique, l’incendie de forêts) et les activités humaines (l’agriculture, l’industrie, la transportation) sont à l’origine d’émissions Ces polluants de polluants sont transportés dans sous l’effet du l’atmosphère. vent et de la pluie jusqu’à des milliers de kilomètres On mesure de la source et analyse d’émission. tout le temps les concentrations des différents polluants et leurs variations La dans pollution peutleêtre temps et l’espace. à l’échelle locale (comme le smog photochimique (Los Angeles), le smog réducteur (Londres)) à l’échelle régionale (comme les pluies acides (SO2, NO3), brouillards arctiques polluants) et à l’échelle globale (comme le  Le pollution de l’atmosphère Quels sont les mécanismes de la pollution de l’air ? Le smog résulte de la condensation dans les Les pluies acides sont un type de basses couches de l'atmosphère (brouillard) précipitations de pH très faible. sur des poussières en suspension. Le smog de Cette acidification est due à la Los Angeles se forme sous l’influence des présence des oxydes de soufre (SO2 rayons avec des polluants venant des et SO3) et d'azote (NO et NO2). émissions Journée de véhicules, mais le smog de Journée Londres pluvieuseest dû au chauffage domestique et ensoleillée industrie.  Le pollution de l’atmosphère Quels sont les mécanismes de la pollution de l’air ? La décennie 2011-2020 a été plus L'épaisseur de la couche d'ozone est chaude de 1 °C. Les températures de mesurée en unité Dobson (DU). 1 DU surface augmentent d'environ 0,2 °C correspond à 2 700 000 molécules d'ozone par décennie, l'année 2020 a atteint une par mètre carré. La valeur de 220 DU est la température de 1,2 °C au-dessus du 19e limite qui montre qu’il existe un trou dans siècle. la couche.  Le pollution de l’atmosphère Quels sont les polluants de l’air ? Il existe deux catégories de polluants atmosphériques. Les polluants primaires qui sont émis directement (le monoxyde d’azote, le dioxyde de soufre, le monoxyde de carbone, la poussière et les Lesmétaux lourds) polluants secondaires qui sont issus de transformations physico- chimiques entre polluants de l’air sous l’effet de conditions météorologiques La particulières pollution atmosphérique comme a des l’ozone et le conséquences dioxyde d’azote. néfastes sur la santé à L’exposition humaine. court terme à la pollution de l’air a des impacts importants en particulier pour les personnes vulnérables y compris les femmes enceintes, les nourrissons, La pollution ales jeunes des et les personnes conséquences de plus de 65 ans. aussi sur l’environnement. Les polluants atmosphériques détériorent les matériaux des façades, entraînent des baisses de rendement de 5 à 20 % et les écosystèmes sont  Le pollution de l’atmosphère plus de CO2 La diminution de territoire plus l’albédo : + méthane sous la l’albédo chaud diminue glace plus fonte des d’eau glaces Le charbon dans les haute sols :basse température la température décompositio la température la augmente n est plus moins de décompositio plusrapide de CO2 n est plus CO2 lente  Le pollution de l’atmosphère Que peut-on faire pour protéger l’air ? Le Protocole de Montréal sur la protection de la couche d'ozone, signé en 1987. L’objectif était de réduire la production Le Protocoleet de la consommation des CFC.des Kyoto sur la réduction émissions de gaz à effet de serre signé en 1997. L’objectif était de réduire la quantité de six gaz à effet de serre. L'accord de Paris sur le réchauffement climatique en 2015. L’objectif était de poursuivre les efforts pour limiter la hausse des températures L'accord à 1,5 °C.sur les pays périphériques de Glasgow signé en 2021. L’objectif était de mobiliser des financements pour soutenir les pays en développement dans leurs efforts pour lutter  Comment lutter 4. contre la pollution de l'air ?