PARTIE 1 I Les enveloppes fluides externes actuelles
Mesurer à distance les paramètres physiques et chimiques de
l’atmosphère grâce au LIDAR
Le système LIDAR (Light Détection And Ranging) a pour but de sonder à distance les propriétés physico-chimiques de l’atmosphère (température, densité, vent, teneur en gaz),
en utilisant les lois de la physique optique. Ce moyen de télédétection consiste à envoyer
une impulsion laser dans l’atmosphère et à analyser l’intensité de la lumière rétrodiffusée
par les molécules et les particules présentes sur son trajet. Le Ll DAR est complémentaire
du RADAR, utilisant la propagation des ondes radio et du SODAR, celle des ondes sonores.
La technologie LIDAR est également utilisée pour représenter les reliefs, comme dans le
clip vidéo de la chanson House ofCards de Radiohead.
■ Marie-Use Chanin
(1934),
géophysicienne, a consacré sa
carrière au sein du
CNRS à l'étude de la
physique de la moyenne
et de la haute atmosphère. Pionnière dans
le développement des
méthodes de sondage
de l'atmosphère avec le
laser ou LIDAR et dans
l'étude du changement
climatique, elle est aujourd’hui membre correspondant de l'Académie des Sciences.
La température à la surface terrestre est d’environ 15 °C et décroît en montant
en altitude dans la troposphère et dans la mésosphère (figure 1.2). Ceci s’explique
par le fait que l’atmosphère est chauffée par le bas par le rayonnement infrarouge
émis par la Terre (voir focus sur le bilan radiatif de la Terre).
En revanche, la température augmente avec l’altitude dans la stratosphère et dans
l’ionosphère. Ceci semble contre-intuitif étant donné que la source de chaleur de
l’atmosphère se situe à sa base. Il est donc nécessaire de chercher à comprendre
quels processus apportent de l’énergie thermique dans ces deux couches.
La stratosphère contient de fortes concentrations en ozone (O3) d’où le terme de
couche d’ozone. L’O3 stratosphérique absorbe l’énergie lumineuse des rayons
ultraviolets émis par le Soleil et la transforme en énergie thermique.
Quant à l’ionosphère, l’existence de phénomènes naturels spectaculaires peut nous
éclairer : les aurores polaires (boréales et australes). Les aurores polaires sont
provoquées par les importants chocs entre les particules chargées du vent solaire
et les atomes de l’ionosphère qui deviennent ainsi ionisés ou excités (voir chapitre
7). Or les atomes excités sont instables. Ainsi un réarrangement d’un électron
(changement d’orbitale) se produit pour retrouver un état stable, ce qui entraîne la
libération d’un photon et la formation des aurores.
Ces phénomènes montrent que l’ionosphère est une couche ionisée (d’où son
nom), soumise au vent solaire. Les atomes de l’ionosphère sont donc soumis au
rayonnement solaire, qui par réaction chimique transforme l’énergie radiative en
énergie cinétique et thermique.
Définitions
La pression atmosphérique correspond au poids de la colonne d’air qui s’exerce sur une
surface horizontale centrée sur un point donné. Il s’agit d’une force par unité de surface qui
s’exprime en pascal (Pa). Elle vaut en moyenne 1 013 hPa à la surface de la mer (1 hPa = 100 Pa).
La température est une grandeur physique qui traduit le degré d’agitation moléculaire d’un
corps. Une température élevée d’un corps indique une importante agitation des molécules de
ce corps. L'unité internationale de la température est le kelvin (K) bien que nous utilisions
plus quotidiennement le degré Celsius °C : T(K) = T(°C) + 273.
Si la température à la surface est de 15 °C en moyenne, les données météorologiques
montrent qu'elle varie beaucoup avec des extrêmes enregistrés de +58 °C en Libye
10
Mesurer à distance les paramètres physiques et chimiques de
l’atmosphère grâce au LIDAR
Le système LIDAR (Light Détection And Ranging) a pour but de sonder à distance les propriétés physico-chimiques de l’atmosphère (température, densité, vent, teneur en gaz),
en utilisant les lois de la physique optique. Ce moyen de télédétection consiste à envoyer
une impulsion laser dans l’atmosphère et à analyser l’intensité de la lumière rétrodiffusée
par les molécules et les particules présentes sur son trajet. Le Ll DAR est complémentaire
du RADAR, utilisant la propagation des ondes radio et du SODAR, celle des ondes sonores.
La technologie LIDAR est également utilisée pour représenter les reliefs, comme dans le
clip vidéo de la chanson House ofCards de Radiohead.
■ Marie-Use Chanin
(1934),
géophysicienne, a consacré sa
carrière au sein du
CNRS à l'étude de la
physique de la moyenne
et de la haute atmosphère. Pionnière dans
le développement des
méthodes de sondage
de l'atmosphère avec le
laser ou LIDAR et dans
l'étude du changement
climatique, elle est aujourd’hui membre correspondant de l'Académie des Sciences.
La température à la surface terrestre est d’environ 15 °C et décroît en montant
en altitude dans la troposphère et dans la mésosphère (figure 1.2). Ceci s’explique
par le fait que l’atmosphère est chauffée par le bas par le rayonnement infrarouge
émis par la Terre (voir focus sur le bilan radiatif de la Terre).
En revanche, la température augmente avec l’altitude dans la stratosphère et dans
l’ionosphère. Ceci semble contre-intuitif étant donné que la source de chaleur de
l’atmosphère se situe à sa base. Il est donc nécessaire de chercher à comprendre
quels processus apportent de l’énergie thermique dans ces deux couches.
La stratosphère contient de fortes concentrations en ozone (O3) d’où le terme de
couche d’ozone. L’O3 stratosphérique absorbe l’énergie lumineuse des rayons
ultraviolets émis par le Soleil et la transforme en énergie thermique.
Quant à l’ionosphère, l’existence de phénomènes naturels spectaculaires peut nous
éclairer : les aurores polaires (boréales et australes). Les aurores polaires sont
provoquées par les importants chocs entre les particules chargées du vent solaire
et les atomes de l’ionosphère qui deviennent ainsi ionisés ou excités (voir chapitre
7). Or les atomes excités sont instables. Ainsi un réarrangement d’un électron
(changement d’orbitale) se produit pour retrouver un état stable, ce qui entraîne la
libération d’un photon et la formation des aurores.
Ces phénomènes montrent que l’ionosphère est une couche ionisée (d’où son
nom), soumise au vent solaire. Les atomes de l’ionosphère sont donc soumis au
rayonnement solaire, qui par réaction chimique transforme l’énergie radiative en
énergie cinétique et thermique.
Définitions
La pression atmosphérique correspond au poids de la colonne d’air qui s’exerce sur une
surface horizontale centrée sur un point donné. Il s’agit d’une force par unité de surface qui
s’exprime en pascal (Pa). Elle vaut en moyenne 1 013 hPa à la surface de la mer (1 hPa = 100 Pa).
La température est une grandeur physique qui traduit le degré d’agitation moléculaire d’un
corps. Une température élevée d’un corps indique une importante agitation des molécules de
ce corps. L'unité internationale de la température est le kelvin (K) bien que nous utilisions
plus quotidiennement le degré Celsius °C : T(K) = T(°C) + 273.
Si la température à la surface est de 15 °C en moyenne, les données météorologiques
montrent qu'elle varie beaucoup avec des extrêmes enregistrés de +58 °C en Libye
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