OZONE ATMOSPHÉRIQUE
En 1995, le prix Nobel de chimie a été attribué à Paul Crutzen, Mario Molina et F. Sherwood Rowland pour leurs travaux sur les processus qui modifient l'abondance de l'ozone dans les différentes couches de l'atmosphère. Dès les années 1970, les scientifiques avaient soulevé le risque de la destruction de l'ozone stratosphérique par des produits issus de l'activité humaine. Cette alerte a fini par conduire les décideurs politiques et les industriels à abandonner une technologie florissante. Ainsi, par crainte des conséquences à l'échelle globale, on aura mis fin à une « expérience » involontaire constituée par l'introduction de chlorofluorocarbures (CFC) dans l'atmosphère.
Formation et destruction de l'ozone stratosphérique
Encyclopædia Universalis France
Couche d'ozone
Planeta Actimedia S.A.© Encyclopædia Universalis France pour la version française.
La nature aura par ailleurs perturbé la stratosphère lors de l'éruption spectaculaire du Pinatubo (Philippines) en 1991, à un moment où la curiosité et les appréhensions des chercheurs, l'activité des médias et les craintes du public avaient conduit à la mise en place d'importants moyens d'étude de l'atmosphère. Cependant, le problème de l'ozone est au moins double, sinon triple, car si ce gaz joue un rôle d'écran protecteur dans la stratosphère en absorbant les rayons ultraviolets (U.V.), il constitue un polluant toxique dans la troposphère, et il participe aussi à l'effet de serre.
Découverte de l'ozone atmosphérique
L'ozone (O3), découvert en laboratoire en 1839 par le chimiste souabe Christian Friedrich Schönbein (1799-1868), est un gaz à l'odeur âcre que l'on peut détecter lors de sa formation dans les décharges électriques (foudre, courts-circuits, etc.). Ce gaz est le seul constituant atmosphérique capable de filtrer le rayonnement U.V. entre 240 et 300 nanomètres (1 nanomètre = 10–9 m) de longueur d'onde. Cet intervalle fixe la limite effective dans l'ultraviolet du spectre solaire observé du sol. De ce fait, l'ozone nous protège des photons énergétiques capables de désorganiser les molécules complexes du vivant. De plus, l'ozone contribue à l'effet de serre par sa bande d'absorption à 9,6 micromètres (1 micromètre = 10–6 m) de longueur d'onde, au milieu de la « fenêtre » infrarouge atmosphérique.
La mesure de la concentration de l'ozone dans l'air ambiant commence dès 1840, d'abord pour des raisons médicales. La surveillance de la quantité totale d'ozone présente dans l'atmosphère se fait depuis le début du xxe siècle par la mesure à partir du sol de ses bandes d'absorption U.V. dans le spectre solaire (ou lunaire). Cette quantité totale est très faible : si l'on pouvait ramener tout l'ozone présent dans l'atmosphère aux conditions de pression au niveau de la mer, cela ne ferait qu'une couche d'ozone pur d'une épaisseur d'environ 3 millimètres en moyenne, soit 300 unités Dobson (D.U.) pour honorer l'inventeur du spectrophotomètre utilisé pour ces mesures.
La concentration de l'ozone dans l'air se mesure directement au sol, ou en altitude avec des instruments installés à bord d'avions ou de ballons. Elle varie d'une à quelques dizaines de parties par milliard (ppb) par unité de volume dans la troposphère, et s'établit à un niveau de cent à cinq cents fois plus important, mais néanmoins encore très faible (quelques parties par million ou ppm), dans la stratosphère. L'ozone, qui se trouve donc à 90 p. 100 dans la stratosphère, joue un rôle fondamental dans le maintien de la structure de celle-ci, car son absorption du rayonnement proche U.V. solaire constitue une source de chaleur en altitude. À partir de la tropopause, limite (située entre 8 et 15 km d'altitude, selon la latitude et la saison) entre la troposphère et la stratosphère, la température augmente ainsi avec l'altitude. En revanche, dans la troposphère, où la principale source de[...]
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Écrit par
- Robert KANDEL : directeur de recherche honoraire du C.N.R.S., laboratoire de météorologie dynamique, École polytechnique, Palaiseau
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Formation et destruction de l'ozone stratosphérique
Encyclopædia Universalis France
Couche d'ozone
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Protubérance solaire
E. Gibson/ MPI/ Getty Images
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