L’atmosphère et la
magnétosphère de la Terre
Après Vénus,
nous arrivons à la Terre. Avec un diamètre de 12 800 kilomètres, légèrement
supérieur à celui de Vénus, la Terre est la plus grande planète du système
solaire interne. Elle orbite autour du Soleil à une distance moyenne de 150
millions de kilomètre en une année.
Cette distance
sert de définition pour l’unité astronomique, une unité de distance utilisée
pour mesurer les distances dans le système solaire. Le plan de l’orbite de la
Terre autour du Soleil est appelé le plan de l’écliptique et sert également de
référence dans le système solaire.
Une image de la Terre prise par la sonde Galileo lors de son
premier survol de notre planète en 1990. Crédit : NASA
Les saisons
La Terre tourne
sur elle-même en un peu moins de 24 heures, ce qui donne lieu à l’alternance
des jours et des nuits.
Son axe de
rotation est incliné de 23 degrés par rapport à la direction perpendiculaire au
plan de l’écliptique. Cet axe garde une direction plus ou moins fixe par
rapport aux étoiles, mais au cours de l’orbite terrestre, sa direction par
rapport au Soleil change. C’est cette particularité qui donne lieu aux saisons.
Ainsi, à la fin
du mois de juin, l’hémisphère nord de notre planète est légèrement penchée vers
le Soleil et reçoit plus de rayonnement : les journées sont plus longues et les
températures plus chaudes, l’été commence dans l’hémisphère nord.
Au contraire, à
la fin du mois de décembre, c’est l’hémisphère sud qui est penchée vers le
Soleil. Dans l’hémisphère nord, les journées sont plus courtes et les
températures plus basses, c’est l’hiver qui commence.
Dans les périodes
de transition, aucune des hémisphères n’est privilégiée, les températures sont
moyennes, tout comme la longueur des journées, c’est soit le printemps, soit
l’automne.
L’atmosphère
L’une des
caractéristiques qui distinguent notre planète est la composition de son
atmosphère. Cette dernière contient 78 pour cent d’azote, 21 pour cent
d’oxygène, le reste étant constitué de gaz rares comme l’argon, de gaz
carbonique, de vapeur d’eau et de traces d’autres constituants, sans oublier de
nombreuses particules en suspension.
En guise de
comparaison, les planètes Vénus et Mars ont une atmosphère dominée par le gaz
carbonique, avec un peu d’azote et pratiquement pas d’oxygène.
La grande quantité
d’oxygène présente est une conséquence directe du phénomène terrestre le plus
remarquable : la vie. C’est en effet le développement d’organismes vivants qui
a lentement transformé notre atmosphère en y injectant de l’oxygène.
Une aurore australe
photographiée depuis la navette spatiale lors du maximum solaire de 1991.
Crédit : NASA
Les limites de
l’atmosphère ne sont pas bien définies. La densité décroît avec l’altitude mais
l’atmosphère est encore détectable à des milliers de kilomètres d’altitude.
Les variations de
température avec l’altitude ont permis de définir plusieurs couches dans
l’atmosphère.
A partir du sol,
la température décroît jusqu’à atteindre un minimum de -55 degrés Celsius à une
hauteur d’environ 10 kilomètres. Cette couche s’appelle la troposphère et
contient les trois quarts de la masse totale de l’atmosphère. C’est là que se
produisent tous les phénomènes météorologiques comme les nuages ou la pluie.
Au-dessus de la
troposphère, la température remonte jusqu’à atteindre zéro degré Celsius vers
une altitude de 50 kilomètres : c’est la stratosphère. On y trouve en
particulier les molécules d’ozone qui joue un rôle essentiel en absorbant les
rayons ultraviolets du Soleil, les empêchant d’atteindre le sol. C’est
d’ailleurs cette absorption qui produit l’augmentation de température dans la
stratosphère.
Ensuite la
température recommence à descendre jusqu’à 85 kilomètres, c’est la mésosphère,
puis à remonter, c’est la thermosphère, la couche dans laquelle les petits
corps du système solaire se consument en donnant lieu à des météores ou étoiles
filantes.
Au-delà de 500
kilomètres environ, on parle de l’exosphère. A ce niveau, les principaux
constituants sont l’hydrogène et l’hélium. Ceux-ci ne sont plus guère liés à la
Terre et peuvent donc échapper à sa gravité et fuir vers le milieu
interplanétaire.
Le magnétisme
Un autre élément
tout aussi important dans le voisinage de la Terre est le champ magnétique.
Comme nous pouvons le vérifier tous les jours à l’aide d’une boussole, la Terre
est pourvue d’un champ magnétique. Celui-ci trouve probablement son origine
dans les courants électriques qui circulent dans la partie liquide du noyau de
fer de notre planète.
L’axe du champ
magnétique n’est pas aligné sur l’axe de rotation, mais incliné d’environ 11
degrés. Ceci explique que le pôle nord magnétique se trouve au Canada,
relativement loin du pôle nord géographique défini par l’axe de rotation.
L’action du champ
magnétique donne naissance à une région de l’espace, appelée la magnétosphère,
dans laquelle le mouvement des particules est dicté par le champ magnétique
terrestre.
La forme de la
magnétosphère est définie par l’interaction des particules du vent solaire avec
notre champ magnétique et dépend donc de l’activité de notre étoile. Dans la
direction du Soleil, la magnétosphère s’étend en moyenne jusqu’à 60 000
kilomètres, mais dans la direction opposée, elle s’étire en formant une queue
qui peut s’étendre jusqu’à des millions de kilomètres.
Une vue d’artiste de
l’interaction entre le vent solaire et la magnétosphère terrestre (échelle non
respectée). Crédit : ESA
Lorsque les
particules du vent solaire atteignent notre planète, la plupart sont déviées
par le champ magnétique et contournent la magnétosphère. Les quelques particules
qui réussissent à pénétrer sont piégées et se mettent à tourner en spirale
autour des lignes de champ et à voyager alternativement d’un pôle magnétique à
l’autre.
Ce mouvement
donne naissance à deux zones riches en particule, les ceintures de rayonnement
de Van Allen, du nom de leur découvreur. Chacune de ces zones a la forme d’un
anneau qui entoure la Terre. La première se trouve à environ 5000 kilomètres
d’altitude et contient surtout des protons énergétiques. La seconde se trouve à
25 000 kilomètres et contient des électrons et des protons d’énergie moindre.
Notons que les ceintures de Van Allen constituent la première grande découverte
faite par les satellites artificiels.
De temps à autre,
en particulier après une éruption solaire, des électrons et des protons
énergétiques réussissent à pénétrer dans la haute atmosphère au niveau des
régions polaires. Elles ionisent alors les atomes et les molécules présentes et
donnent lieu à un phénomène lumineux appelé aurore boréale ou australe selon le
pôle en question.
Aucun commentaire:
Enregistrer un commentaire