Grande Encyclopédie Larousse 1971-1976Éd. 1971-1976
A

atmosphère (suite)

Géophysique environnement terrestre vue d’ensemble

Plongé dans l’espace interplanétaire, soumis à l’action permanente du vent solaire, le globe terrestre s’y est créé une cavité grâce à l’action protectrice de son champ magnétique. Cette cavité, beaucoup plus vaste que la Terre elle-même, très allongée — et peut-être ouverte — du côté opposé au Soleil, est considérée actuellement comme nous donnant une représentation valable de l’environnement terrestre. Cela ne veut pas dire que l’on puisse trouver une frontière rigide séparant tout ce qui appartient à notre planète de tout ce qui ne lui appartiendrait pas. Il s’agit essentiellement en cela d’une frontière d’ordre géophysique, jouant un rôle envers un ensemble de phénomènes bien déterminés. Le point essentiel est ici que le plasma transporté par le vent solaire ne pénètre pas de façon usuelle à l’intérieur de la cavité, mais glisse en général le long de ses parois pour la contourner. Il en résulte qu’un certain nombre de paramètres, tels que les densités et les énergies de plasmas, les énergies et la composition spectrale des rayonnements, les valeurs et les directions des champs électriques et magnétiques, etc., subissent une discontinuité de part et d’autre de cette paroi. Les conséquences pratiques de ces faits — notamment en astronautique — sont encore difficiles à évaluer avec certitude, mais, même si un astronaute ne se rend pas forcément compte de la traversée d’une telle frontière, cela ne veut pas dire qu’il soit physiologiquement insensible aux changements des conditions d’environnement (notamment des taux de radiation) que cette traversée peut amener.

Quoi qu’il en soit, du point de vue géophysique, on peut, partant de la notion de cette cavité, énumérer les régions principales que l’on a été amené à y distinguer. On trouve ainsi, allant de l’extérieur vers le sol, les surfaces limitrophes, les couches et les domaines suivants.

La frontière externe, appelée magnétopause, a une forme très dissymétrique côté jour et côté nuit. Du côté jour, sa face antérieure — approximativement hémisphérique et située à une dizaine de rayons terrestres du sol — n’est pas au contact direct du vent solaire, dont elle est séparée par une couche transitoire turbulente de quelques centaines de kilomètres d’épaisseur, appelée magnétogaine, limitée elle-même vers l’avant (côté Soleil) par une onde de choc stationnaire. Du côté nuit, la magnétopause est moins marquée et s’allonge suivant plusieurs dizaines de rayons terrestres (peut-être plus d’une centaine) suivant la queue de la magnétosphère*. Cette dernière remplit la plus grande partie du volume de l’environnement terrestre (cela aussi bien du côté Soleil que du côté opposé) tant que l’on ne descend pas à une altitude inférieure à un millier de kilomètres. (Exosphère est un terme peu précis, recouvrant partiellement la signification du précédent et souvent employé pour désigner les mêmes domaines spatiaux.) À la base de la magnétosphère, on rencontre, étagées entre des altitudes allant de 800 à 80 ou 60 km environ, les diverses couches ionisées, dont l’ensemble forme l’ionosphère*. Puis vient l’atmosphère au sens restreint, dans laquelle on distingue habituellement la haute et la basse atmosphère.

Pour adopter ces structures, on a tenu compte des résultats, progressivement assemblés, d’une mise en œuvre très complexe, permettant d’atteindre les paramètres suivants : pression, température, densité, composition chimique, états moléculaire, électrique (degré de dissociation en ions) et magnétique. Même à une altitude déterminée, un grand nombre de ces paramètres interviennent et leurs valeurs sont en général couplées entre elles. De plus, elles sont susceptibles de varier considérablement avec l’heure de la journée, l’époque, les conditions d’activité solaire, etc. Les difficultés de mesure sont grandes dès que l’on dépasse en altitude quelques dizaines de kilomètres, en dépit des moyens importants maintenant à notre disposition pour effectuer ces mesures : ballons (dont certains peuvent dépasser 60 ou 70 km) et parfois avions, fusées, satellites (au-dessus de 200 km environ). Les mesures directes les plus difficiles se placent entre 70 et 200 km, domaine des fusées, dont les durées d’utilisation sont éphémères. Certaines mesures peuvent être faites par des moyens indirects : radiosondages, étude de la lumière diffusée par des faisceaux optiques, etc.

À chacun des paramètres choisis, on peut essayer de faire correspondre une « coupe en altitude » et, dans les cas les plus favorables, un « modèle de structure ». Étant donné la variété de ces paramètres, tout se passe comme si un certain nombre de ces modèles étaient superposés en permanence, chacun d’eux n’intéressant qu’une branche déterminée de la physique de l’atmosphère. Cependant, en dehors de problèmes très spécifiques, on a avantage à garder une vue synthétique de l’ensemble de ces coupes. La première grande classification que nous avons donnée plus haut, bien qu’elle soit axée principalement sur des propriétés caractéristiques des plasmas astrophysiques, atteint à cette valeur synthétique, car — aux distances déjà considérables où elle s’applique — ces propriétés jouent un rôle primordial. Les paramètres de densité, de pression et de température jouent aussi un rôle important dans l’ionosphère et la magnétosphère, mais sous une forme quelque peu différente de leur forme habituelle (car non macroscopique). Au contraire, dans la basse et la haute atmosphère, la répartition en altitude des densités, des pressions et des températures (ainsi que celle des directions de vent) est primordiale.

E. S.

L’atmosphère terrestre, partie de l’environnement terrestre qui se situe conventionnellement jusqu’à 80 km, est l’enveloppe gazeuse de notre globe ; elle contribue avec la lithosphère et l’hydrosphère à la constitution du milieu dans lequel se fixe la vie. L’atmosphère terrestre sera envisagée dans son état instantané (structure), ses mouvements et son intervention sur les aspects majeurs du climat. Les deux derniers points, qui sont développés dans d’autres articles (v. anticyclone, circulation, climat), ne seront présentés ici que sommairement.