L'atmosphère de la Terre
L'atmosphère terrestre constitue l'enveloppe gazeuse qui entoure la planète et assure des fonctions essentielles à la vie et à la régulation climatique. Elle s'étend depuis la surface jusqu'à environ mille kilomètres d'altitude, bien que la limite supérieure soit graduelle et difficile à définir précisément. Cette couche gazeuse joue un rôle fondamental dans la protection biologique, la modulation énergétique, ainsi que dans les cycles biogéochimiques de la planète.
La composition chimique de l'atmosphère terrestre actuelle résulte d'une évolution longue et complexe, marquée par des transformations physico-chimiques et biologiques. Elle est constituée principalement d'azote (N2) à environ 78 % en volume, d'oxygène (O2) à près de 21 %, et d'argon (Ar) à 0,93 %. Le dioxyde de carbone (CO2), bien qu'en faible concentration moyenne d'environ 420 parties par million en 2025, joue un rôle déterminant dans les échanges radiatifs. D'autres gaz traces, tels que le néon, l'hélium, le méthane, l'ozone et la vapeur d'eau, sont également présents.
Verticalement, l'atmosphère se subdivise en plusieurs couches selon les gradients thermiques. La troposphère, s'étendant en moyenne jusqu'à 12 kilomètres, abrite la quasi-totalité de la vapeur d'eau et des phénomènes météorologiques. Au-dessus, la stratosphère, entre 12 et 50 kilomètres, contient la couche d'ozone qui absorbe la majorité du rayonnement ultraviolet solaire. La mésosphère, la thermosphère et l'exosphère suivent, chacune se caractérisant par des températures croissantes ou décroissantes liées à l'absorption sélective du rayonnement solaire et aux interactions avec les particules de haute énergie.
L'atmosphère primitive, formée il y a plus de quatre milliards d'années, était principalement composée d'hydrogène et d'hélium, vestiges du nuage protosolaire. Cette première atmosphère a rapidement été dispersée par le vent solaire et remplacée par une atmosphère secondaire issue du dégazage volcanique et de la libération de composés volatils emprisonnés dans le manteau terrestre. Celle-ci contenait surtout de la vapeur d'eau, du dioxyde de carbone, du dioxyde de soufre et de l'ammoniac. Avec la condensation progressive de la vapeur d'eau et la formation des océans, le CO₂ a été en grande partie piégé dans les carbonates marins, tandis que l'apparition de la photosynthèse, il y a environ 2,5 milliards d'années, a profondément transformé la composition gazeuse en enrichissant l'atmosphère en oxygène.
L'oxygénation progressive, connue sous le nom de Grande Oxydation, a permis la formation de la couche d'ozone et modifié de manière irréversible la chimie atmosphérique. Ce processus a également influencé la diversification biologique et la stabilité climatique à long terme. L'atmosphère moderne résulte ainsi d'un équilibre dynamique entre sources et puits de gaz, entretenu par les échanges biologiques, océaniques et géochimiques.
L'atmosphère joue un rôle fondamental dans la régulation du climat terrestre. Par l'effet de serre, elle retient une partie du rayonnement infrarouge émis par la surface, maintenant la température moyenne planétaire autour de 15 °C, contre -18 °C en l'absence de ce mécanisme. La répartition énergétique est modulée par la circulation générale, assurant le transport de chaleur et d'humidité entre les basses et les hautes latitudes. De plus, la couche d'ozone protège la biosphère des rayonnements ultraviolets nocifs, tandis que la troposphère agit comme un filtre dynamique en dispersant et recyclant les polluants.
Cependant, les activités humaines depuis l'ère industrielle ont modifié sensiblement la composition atmosphérique. L'augmentation des concentrations de CO2, de méthane et d'oxyde nitreux renforce l'effet de serre, entraînant un réchauffement global. Les émissions de particules et de composés organiques volatils influencent les propriétés optiques et chimiques de l'atmosphère, modifiant les cycles de l'eau et du carbone.