II Présentation de l'atmosphère terrestre

II Présentation de l’atmosphère terrestre

a) Description des couches

La troposhère, est la partie la plus basse de l'atmosphère ; elle commence à la surface et s'étend entre 7 et 8 km aux pôles et de 13 à 16 km à l'équateur, les variations sont dues aux conditions climatiques. La troposphère contient grossièrement 80 % de la masse totale de l'atmosphère.

Bien que faisant partie de la stratosphère, la couche d’ozone est considérée comme une couche en soi parce que sa composition chimique et physique est différente de celle de la stratosphère , elle se situe entre 10 et 50 km au-dessus de la surface de la Terre. Près de 90 % de l'ozone de l'atmosphère se trouve dans la stratosphère.

La stratosphère s'étend jusqu’à 50km d’altitude, à partir de 7km aux pôles, et à partir de 17km à l’équateur. La température y augmente avec l'altitude. La stratosphère contient la majeure partie de la couche d’ozone.

La mésosphère, s'étend de 50 km à environ 80–85 km. La température décroît avec l'altitude, atteignant −100 °C dans la haute mésosphère. C'est dans la mésosphère que la plupart des météorites s’embrasent en entrant dans l'atmosphère.

La thermosphère est la couche atmosphérique commençant vers 80–85 km et allant jusqu'à 640 km d'altitude, la température y augmente avec l'altitude. Bien que la température puisse atteindre les 1 500 °C, un individu ne la ressentirait pas à cause de la très faible pression. La station spatiale internationale orbite dans cette couche, entre 320 et 380 km d'altitude

L’ ionosphère, la partie de l'atmosphère ionisée par les radiations solaires, s'étire de 50 à 1 000 km et chevauche à la fois la thermosphère et l'exosphère. Elle joue un rôle important dans l'électricité atmosphérique et forme le bord intérieur de la magnétosphère. Elle est responsable des aurores.

L’ exosphère commence vers 500–1 000 km et s'étire jusqu'à 10 000 km d'altitude. Dans cette couche, les collisions entre les particules sont rares.

b) La magnétosphère

La magnétosphère, c’est la « ceinture de protection » de la Terre. C’est l’espace entourant la Terre au-delà de l'ionosphère à partir d'un millier de kilomètres de la surface terrestre et s'étendant jusqu'à la magnétopause qui la sépare de l'espace interplanétaire. En réalité, la magnétosphère agit comme un écran et protège la surface terrestre des excès du vent solaire, nocif pour la vie. Elle s'oppose aux vents solaires comme une culée de pont dévie le courant d'une rivière. En contrepartie le vent solaire déforme le spectre magnétique de la Terre en lui donnant une forme de comète.

Manipulation : Tube à faisceau d'électrons

Démonstration de l’effet du champ magnétique dans la formation des aurores polaires.

Le canon à électrons produit un mince faisceau à l'intérieur d'une enveloppe à atmosphère raréfiée. On observe son faisceau sur la feuille de mica, celui ci est horizontal.

On observe qu'en approchant un aimant droit le faisceau dévie.

Aimant coté 'Sud'

 Lorsque l'on approche le côté 'Sud' de l'aimant, le faisceau dévie vers le haut. 

                                              

                                                             

Les particules sont pour la plupart déviées par le champ magnétique terrestre, mais certaines, en approchant des pôles, comme dans l'experience, sont attirées. Celles approchant du pôle Nord sont déviées vers le bas, et celles approchant du pôle Sud sont déviées vers le haut, elles rencontrent alors les particules de l'atmosphère terrestre et y forme des aurores polaires.

c) Explication du champ magnétique

La façon dont les ondes telluriques (vibrations parcourant les couches de la terre) des tremblements de terre se propagent nous dit que la Terre possède en son centre un noyau liquide dense, d'environ 1/2 rayon de la Terre et à l'intérieur de celui-ci, se trouve un noyau interne solide. Une opinion largement répandue est que le noyau est constitué de fer en fusion, peut-être mélangé de nickel et de soufre. La densité parait convenir et le fer, qui de tous les éléments a le noyau le plus stable, est abondant dans l'univers. 

L’énergie est la "monnaie" avec laquelle la plupart des processus dans la nature doivent être payés.  Le magnétisme terrestre n'est pas une exception, son énergie semble venir de mouvements fluides dans le noyau de la terre, de flux circulaires qui permettent de se débarrasser de la chaleur produite dans ce noyau. De la même manière, notre météorologie (notre temps) est dirigée par la circulation de flux d'air qui refroidissent la terre, où la plus grande partie de la lumière du soleil est absorbée.

Le métal en fusion est, pense-t-on, en circulation. En se déplaçant dans le champ magnétique pré-existant, ce métal crée un système de courants électriques, dispersés au travers du noyau. Ces courants créent à leur tour un champ magnétique autour de la Terre.

Le champ magnétique a une orientation sud ou nord identifié par les termes bz et bt. Le bz négatif ouvre des portes d’entrée à travers lesquelles l’énergie du vent solaire peut pénétrer. Le bz positif a un effet contraire et rend à la magnétosphère son rôle de bouclier. Des sites de météo spatiale en temps réel nous indiquent le comportement du champ magnétique et de son bz.