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Atmosphère

On donne le nom d'atmosphère (du grec atmos, vapeur, et sphaira, sphère) à la couche de gaz que l'on rencontre à la périphérie de certains astres. Les planètes telluriques et géantes, par exemple, possèdent une atmosphère. On en trouve aussi autour de planètes naines. Cependant, à l'exception notable de celle de Titan, elles sont insignifiantes. Le Soleil et les étoiles sont aussi entourées d'enveloppes gazeuses auquels on peut donner le nom d'atmosphères.

Sous l'effet de la gravité, les atmosphères est plus dense près de la surface de l'astre qu'elles enveloppent et s'amincissent rapidement avec l'altitude, en même temps la pression atmosphérique va s'abaissant. Avec l'augmentation de l'altitude, on observe aussi dans les atmosphères des changements de température.

Planètes telluriques.
VĂ©nus.
L'atmosphère de Vénus est très épaisse. Elle est composée à 96% de dioxyde de carbone (CO2). D'épais nuages situés à des altitudes de 30 à 60 km sont constitués d'acide sulfurique et de CO2. En septembre 2020, l'annonce de la découverte par des chercheurs de l'université de Cardiff et du MIT de phosphine dans ces nuages a sucité un certain émoi : sur la Terre, cette molécule est seulement synthétisée industriellement ou par certaines bactéries. Peut-on imaginer qu'une forme de vie microscopique ait-pu se développer et persister dans l'atmosphère vénusienne ou doit-on invoquer un autre mécanisme inédit? Quoi qu'il en soit, l'effet de serre dû à cette atmosphère maintient à la surface de Vénus une température très élevée.

La Terre.
L'atmosphère de la Terre est une une couche de gaz de plusieurs centaines de kilomètres d'Ă©paisseur. Mais Ă  une altitude de 30 km, la pression n'est plus que de 1% de celle qu'on mesure au niveau de la mer. 

Cette atmosphère est dominĂ©e par la prĂ©sence d'azote (78,1%).  Le deuxième Ă©lĂ©ment le plus abondant est l'oxygène (20,9%). L'oxygène, sous forme de dioxygène (O2) permet l'existence d'organismes vivants dans la basse atmosphère et dans les ocĂ©ans. En haute dans l'atmosphère, cet oxygène sous forme d'ozone (O3), agit comme un bouclier contre le rayonnement solaire. D'autres gaz sont prĂ©sents dans des proportions moindres. La vapeur d'eau en particulier. Sa teneur  varie : elle peut ĂŞtre nulle dans l'air très sec et aller jusqu'Ă  environ 4%. 

L'atmosphère atteint environ 500 km au-dessus de la surface, mais la majeure partie se trouve Ă  moins d'une vingtaine de kilomètres de la planète. Le Soleil chauffe la Terre de manière inĂ©gale. Dans la couche la plus basse de l'atmosphère, la troposphère, des changements continus se produisent ainsi dans la tempĂ©rature, et consĂ©quemment dans le flux d'air (vent), l'humiditĂ© et les prĂ©cipitations. La cause fondamentale du temps qu'il fait est le fait que la Terre absorbe plus de chaleur solaire Ă  l'Ă©quateur qu'aux pĂ´les. Cela entraĂ®ne des variations de la pression atmosphĂ©rique, qui crĂ©ent des systèmes de vent. Les courants ocĂ©aniques, comme les vents, transportent l'Ă©nergie apportĂ©e par le Soleil dans les rĂ©gions chaudes en direction des rĂ©gions plus froides des ocĂ©ans. 

Mars. 
Mars est une atmosphère très peu dense, qui exerce une pression moyenne Ă  la surface d'environ 0,6% de la pression atmosphĂ©rique terrestre. Cette atmosphère est principalement composĂ©e du dioxyde de carbone. Des nuages de dioxyde de carbone gelĂ© et de glace d'eau sont prĂ©sents Ă  haute altitude. On constate aussi la formation de nuages en Ă©tĂ©  sur de hauts sommets en Ă©tĂ©. Au printemps et en Ă©tĂ© des vents, capables de soulever pendant des semaines des nuages de poussière, soufflent du Sud vers le Nord.

Planètes géantes.
Les quatre planètes géantes ont des atmosphères généralement similaires, composées principalement d'hydrogène et d'hélium. Leurs atmosphères contiennent de petites quantités de méthane et d'ammoniac, qui se condensent également pour former des nuages.

Les couches nuageuses plus profondes (invisibles) sont constituĂ©es d'eau et Ă©ventuellement d'hydrosulfure d'ammonium (Jupiter et Saturne) et de sulfure d'hydrogène (Neptune). Dans les atmosphères supĂ©rieures, les hydrocarbures et autres composĂ©s traces sont produits par photochimie. 

Les mouvements atmosphériques sur les planètes géantes sont dominés par la circulation est-ouest. Jupiter et Neptune offrent les exemples de nuages les plus actifs. Saturne a généralement un aspect très peu contrasté, malgré ses vitesses de vent extrêmement élevées, et Uranus est sans particularité (peut-être en raison de son manque de source de chaleur interne). De grandes tempêtes (systèmes de haute pression de forme ovale tels que la grande tache rouge sur Jupiter et la grande tache sombre sur Neptune) peuvent être observées dans les atmosphères de ces planètes. Des taches blanches apparaissent parfois dans l'atmosphère de Saturne.

On notera aussi que la plupart des exoplanètes découvertes rappelent les planètes géantes du Systèmes solaire et sont également entourées d'atmosphères que l'on suppose être également très épaisses.

Planètes naines.
Titan.
Le principal satellite de Saturne, Titan, a une atmosphère qui rappelle celle de la Terre, malgré une composition très différente. Il y a aussi des lacs et des rivières d'hydrocarbures (méthane et éthane) à sa surface, ce qui permet l'existence de phénomènes d'évaporation et de précipitations, analogues au cycle de l'eau sur notre planète.

Les autres planètes naines. et les comètes
Plusieurs autres planètes naines (La Lune, Mercure, Pluton, etc.) ont, près de leur surface des particules gazeuses qui pourraient définir des sortes d'atmosphères, mais celles-ci sont extraordinairement ténues. On peut dire la même chose de Triton, satellite de Neptune, sa très évanescente enveloppe gazeuze est alimentée en permanence par des geysers d'azote existant à sa surface.

Des phénomènes analogues à ceux qui créent l'atmosphère de Triton s'observent aussi sur les noyaux cométaires lorsqu'ils s'approchent du Soleil. Le réchauffement des régions proches de leur surface crée des dégagement de gaz et de poussières qui alimentent une petite atmosphère autour des comètes, du moins le temps de leur passage dans les régions internes du Système solaire.

Le Soleil et les Ă©toiles.
Le Soleil et les autres autres Ă©toiles possèdent Ă©galement une atmosphère, qui correspond Ă  la partie supĂ©rieure de leur enveloppe et Ă©ventuellement Ă  leur couronne.  L'atmosphère de la Terre est composĂ©e d'air. Mais cette composition est très diffĂ©rente sur les autres corps cĂ©lestes connus. Les conditions de tempĂ©rature et de pression que l'on y rencontre peuvent Ă©galement y ĂŞtre très diffĂ©rentes. 

Le Soleil.
On distingue plusieurs rĂ©gions dans l'atmosphère du Soleil. La photosphère correspond Ă  la surface visible du Soleil. Elle est aussi la couche pls basse de l'atmosphère de notre Ă©toile.  Au-dessus, trois autres couches constituent cette atmosphère : La chromosphère, d'une Ă©paisseur d'environ 2000 km, dont la tempĂ©rature monte Ă  mesure qu'on s'Ă©lève de 4500°C Ă  20 000 °C. De nombreuses colonnes de plasma, appelĂ©es spicules, s'Ă©lèvent pendant quelques minutes, guidĂ©es par des champs magnĂ©tiques, au-dessus de cette chromosphère jusqu'Ă  des altitudes d'une dizaine de milliers de kilomètres. Une  mince couche irrĂ©gulière appelĂ©e rĂ©gion de transition, Ă  l'intĂ©rieur de laquelle la tempĂ©rature passe de 20 000 °C Ă  environ 1 million de degrĂ©s Celsius, entoure la chromosphère. Au-delĂ  se trouve la couronne, visible depuis la Terre lors des Ă©clipses totales de Soleil. La couronne, dont la tempĂ©rature atteint les 2 millions de degrĂ©s, est la couche la plus externe de l'atmosphère solaire. Elle est constituĂ© d'un plasme très diluĂ©. Ă€ une grande distance du Soleil, elle se prolonge par le vent solaire, un flux de particules chargĂ©es (principalement des protons et des Ă©lectrons) s'Ă©chappant du Soleil Ă  travers le Système solaire.

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