- 1. Généralités
- 2. Atmosphère pure et sèche
- 3. Action des constituants minoritaires
- 4. Les constituants hydrogénés et la chimie mésosphérique
- 5. Les composés oxygénés de l'azote et la chimie stratosphérique
- 6. Les composés halogénés et la chimie stratosphérique
- 7. Les sources et les puits des composés hydrogénés, azotés et halogénés
- 8. Bibliographie
ATMOSPHÈRE Chimie
Le point de départ obligé de la chimie de l'atmosphère terrestre est la dissociation de la molécule d'oxygène, par absorption de la radiation ultraviolette du Soleil, suivie de la formation immédiate de la molécule d'ozone, dans l'air pur et sec constitué essentiellement de 78 p. 100 d' azote, 21 p. 100 d'oxygène et 1 p. 100 d'argon.
La chimie atmosphérique présente cependant des aspects différents dans les diverses régions de l' homosphère (au-dessous de 100 km) caractérisée par le maintien d'une proportion constante de ses éléments principaux, l'azote et l'oxygène moléculaires. Par suite de leurs constitutions différentes en gaz minoritaires tels que les composés hydrogénés, azotés ou halogénés, les trois régions de l'homosphère, c'est-à-dire la troposphère (tropopause de 9 km aux pôles à 17 km à l'équateur), la stratosphère (stratopause vers 50 km) et la mésosphère (mésopause vers 85 km), se différencient par des caractères chimiques propres qui doivent être étudiés séparément. Ainsi, au niveau du sol, la chimie de la troposphère n'a pas de caractère homogène par suite de la diversité de produits secondaires et d'effets localisés liés à divers types de pollution.
Généralités
Il convient tout d'abord de séparer l'action de la radiation solaire ultraviolette en deux domaines distincts correspondant respectivement à la photodissociation et à la photo-ionisation des constituants de l'atmosphère. Le domaine spectral de longueurs d'onde inférieures à 100 nm est lié à l'ionisation de l'oxygène et de l'azote et est à la base de la formation de l'ionosphère. De plus, tout ce rayonnement ultraviolet est absorbé au-dessus de 100 km et conduit à la formation des régions E et F de l'ionosphère. Toutefois, les rayons X de longueurs d'onde inférieures à 1 nm participent à l'ionisation de la région D au-dessous de 100 km en même temps que la radiation Lyman α à 121,56 nm, qui ionise le monoxyde d'azote, NO, dans la mésosphère.
Le domaine spectral de longueurs d'onde supérieures à 100 nm intervient dans le phénomène de la photodissociation. Seule la molécule d'oxygène peut être dissociée par la radiation ultraviolette de longueurs d'onde inférieures à 242 nm, alors que l'azote n'est soumis à aucun effet de photodissociation (c'est un gaz inerte dans les conditions normales de la chimie homosphérique). En outre, les propriétés d'absorption de la molécule d'oxygène induisent, au-dessus de 100 km, dans la thermosphère, une forte photodissociation qui conduit à la dissociation définitive de O2 en atomes d'oxygène, O. Cependant, l'essentiel de la photodissociation de O2 apparaît d'abord dans la mésosphère, au-dessous de 85 km, non seulement par une absorption de la radiation solaire Lyman α, mais surtout par une absorption, dans le domaine spectral situé entre 200 et 175 nm, du système de bandes de O2 appelé les bandes de Schumann-Runge. L'autre part de la photodissociation de O2 est réservée à la stratosphère, au-dessous de 50 km, par une absorption continue appelée le continuum de Herzberg, situé entre 200 et 240 nm. L' apparition de l'atome d'oxygène dans la mésosphère et dans la stratosphère conduit automatiquement à son association avec une molécule d'oxygène en vue de constituer une molécule d'ozone.
La molécule d'ozone jouit de propriétés absorbantes, très importantes pour le développement de la chimie atmosphérique, dans deux domaines spectraux qui furent identifiés respectivement par James Chappuis en 1880 dans le domaine visible (bandes de Chappuis) et par Ralph W. L. Hartley en 1881 dans l'ultraviolet (bandes de Hartley). Les bandes de Hartley s'étendent vers les courtes[...]
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Écrit par
- Marcel NICOLET : professeur de géophysique externe à l'université de Bruxelles, professeur d'aéronomie, The Pennsylvania State University, États-Unis
Classification
Médias
Ozone
Encyclopædia Universalis France
Réactions catalytiques de l'ozone (O
Encyclopædia Universalis France
Méthane
Encyclopædia Universalis France
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