-

Découvrir la géologie d'un point de vue historique.

  
DossiersPetite vulgarisation de géologie abordée sous l'aspect historique
 

Pour les Grecs de l'Antiquité, la nature a horreur du vide et le monde est formé de quatre couches successives: la terre (les continents), l'eau (les océans), l'air (l'atmosphère) et le feu (la couche externe, visible parfois lors des orages). Au-delà, un cinquième élément céleste parfait s'étend jusqu'au bout de l'univers: l'éther.

Ce ne sera qu'au XVIème et XVIIème siècles qu'on s'attaquera à la notion de vide expériences de Galilée, Torricelli, Hooke, Pascal, etc. On expliqua alors le fonctionnement des pompes grâce aux pressions et aux variations de volumes, de densités, etc. De plus, on se rendit compte que l'air est pesant (son poids variant avec l'altitude). La pression atmosphérique fut mesurée grâce aux premiers baromètres.

De nos jours, la tendance pour décrire le vide est de l'assimiler à un gaz très ténu. Notre atmosphère n' a en fait pas de limite très précise, mais l'air est de moins en moins dense (et riche) lorsque l'altitude augmente.

Grâce aux ballons-sondes, on découvrit d'abord deux grandes couches dans l'atmosphère. En 1908, De Bort nomma troposphère le premier niveau turbulent (nuages, vents, etc) et stratosphère le niveau supérieur tranquille (composé essentiellement d'hélium et d'hydrogène). La limite fut située vers 15 km au dessus de l'équateur (mais vers 8 km au dessus des pôles).

Dans les années 1940, des bombardiers américains découvrirent les courants-jet, à l'altitude limite des deux couches (la tropopause). Outre le fait que les avions en bénéficient, les courants sont importants pour prévoir les phénomènes météorologiques.

En 1950, Chapman remarqua l'existence d'une troisième couche, située après la stratosphère. C'est la mésosphère, qui fût révélée grâce aux fusées. Cette région s'étend aux altitudes d'environ 30 à 80 km. La température (qui baisse régulièrement lorsqu'on s'élève dans la stratosphère) a tendance à remonter brusquement au début de la mésosphère (à partir de 30 km jusqu'à 50 km, avec une température maximale de l'ordre de -10 0C ). Finalement, la température baisse à nouveau jusqu'à l'altitude de 80 km (température de l'ordre de -90 0C ).

Au-delà de la mésosphère, l'air est de plus en plus raréfié. Mais la température y augmente (en fait, c'est la vitesse moyenne des quelques rares particules encore présentes, soit environ 1'000 0C vers 500 km). On appelle thermosphère cette quatrième région. Finalement, une cinquième région s'étend entre 500 km et 2'000 km. C'est l'exosphère qui se fond petit à petit dans l'espace.

Depuis récemment, les satellites nous permettent d'étudier notre atmosphère plus systématiquement, ce qui nous est très utile pour les prévisions météorologiques (par exemple). De plus, l'observation de notre planète depuis l'espace a fait progresser nos connaissances dans de nombreux domaines (établissement des cartes terrestres, études des glaciers, structures géologiques globales, courants et océans, etc).

Les gaz de la basse atmosphère

Vers 1770, Lavoisier repèra de l'oxygène (20 %) et de l'azote (presque 80 %) dans l'air.Puis, on y découvrit encore quelques traces de gaz carbonique (Regnault, au milieu du XIXème siècle). Ensuite, la spectroscopie mit en évidence de l'argon (Strutt et Ramsay en 1882). Enfin, du néon, du krypton, du xénon et de l'hélium furent identifiés. On a même découvert récemment la présence d'oxyde nitreux, d'oxyde de carbone et de méthane.
Les gaz de la stratosphère

On y découvrit de l'oxygène monoatomique simple (O, et non O2 comme d'habitude), de l'azote monoatomique, du sodium et du lithium. De plus, de l'oxygène triple (O3 ou ozone) fut repéré avec une concentration maximale vers l'altitude de 24 km. Sa présence est fondamentale pour la vie, car l'ozone absorbe le surplus des rayons ultraviolets dangereux du Soleil.
Les gaz de la haute atmosphère

Grâce à des fusées, on mit en évidence des couches d'hélium et d'hydrogène à une altitude comprise entre 500 et 1'000 km. On appelle héliosphère cette première région. Une seconde région (située plus haut et qui s'étend peut-être jusqu'à 70'000 km) fut découverte peu après: c'est la protonosphère. Auparavant, Appleton avait localisé en 1922 une couche constituée de particules ionisées électriquement: l'ionosphère(qui est structurée en niveaux s'étendant de 100 à 400 km d'altitude). La ionosphère se manifeste en réfléchissant les longues ondes radio. De même, lors des "orages solaires" (forte activité du soleil), on observe des aurores boréales au-dessus de l'ionosphère.