Météorologie: L’atmosphère
Weather map of Canada (YULIYA SHAVYRA, iStockphoto).
Weather map of Canada (YULIYA SHAVYRA, iStockphoto).
Quels sont les liens avec mon programme d'études?
Renseigne-toi sur les couches de l’atmosphère, la pression atmosphérique, les systèmes dépressionnaires et les fronts.
Il y a une couche de gaz qui entoure la Terre. Ceci est notre atmosphère.
Le savais-tu?
Le mot atmosphère provient de deux mots grecs. Atmós, qui signifie « vapeur », et sphaîra, qui signifie « sphère ».
Les scientifiques qui étudient notre atmosphère décrivent sa composition en cinq couches principales.
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Illustration couleur des cinq couches au-dessus de la surface de la Terre. La Terre est représentée par un demi-cercle dans le centre au bas de l’image. Il est majoritairement composé d’eau bleue, avec des continents blancs et verts. Les couches au-dessus vont du bleu clair au bleu foncé et sont séparées par des lignes pointillées. La première couche au-dessus de la Terre est bleu clair et est étiquetée « Troposphère ». Elle contient des nuages cotonneux et un avion. La deuxième couche est un peu plus foncée et est étiquetée « Stratosphère ». Elle contient une bande bleu clair étiquetée « Couche d’ozone » et un objet blanc étiqueté « Ballon-sonde météorologique ». La troisième couche est encore plus foncée et est étiquetée « Mésosphère ». Elle contient des nuages bleus et des cercles blancs avec une trainée orange enflammée étiquetés « Météores ». La quatrième couche est étiquetée « Thermosphère ». Il y a une bande bleu clair près de son bord inférieur. Elle contient des striures de couleurs vives étiquetées « Aurores boréales », un ou une astronaute dans une combinaison spatiale étiqueté « Station spatiale internationale » et un cylindre blanc avec des ailes carrées bleues étiqueté « Satellites ». La couche du haut est du bleu le plus foncé et est étiquetée « Exosphère ». Il y a ici aussi une bande bleu clair près de son bord inférieur. La zone au-dessus de l’atmosphère est presque noire et est étiquetée « Espace ».
| COUCHE | ALTITUDE | DESCRIPTION |
| Troposphère | 0 - 14 km | C’est dans cette partie de l’atmosphère que nous vivons! Près de 80 % de la masse atmosphérique totale (l’air) s’y trouve, et la plupart des phénomènes météorologiques s’y produisent. |
| Stratosphère | 14 - 50 km | Cette couche atmosphérique est très stable. L’air y est très sec. C’est pourquoi il y a très peu de nuages. La couche d’ozone est dans la stratosphère. Celle-ci est très importante puisqu’elle nous protège des rayonnements ultraviolets (UV) du Soleil. |
| Mésosphère | 50 - 85 km | Cette couche tire son nom du mot grec meso, qui signifie « milieu ». La plupart des météores y brûlent et n’atteignent pas la surface. Des éclairs rouges appelés farfadets peuvent parfois être observés au-dessus des orages. Ceux-ci se trouvent dans la mésosphère. |
| Thermosphère | 85 - 600 km | Les aurores boréales et les aurores australes se produisent dans la thermosphère. C’est aussi ici que la Station spatiale internationale se maintient en orbite. |
| Exosphère | 600 - 1000 km | Sa limite marque la limite avec l’espace. Elle contient des molécules gazeuses comme de l’hydrogène et de l’hélium, mais elles sont très espacées. Des aurores se produisent parfois dans la partie inférieure de l’exosphère. |
Le savais-tu?
La pression atmosphérique
Notre atmosphère joue un rôle important dans les conditions météorologiques et les vents. Il peut sembler invisible et sans poids, mais les gaz qui le composent ont une masse et un poids.
Attention aux idées fausses!
La masse et le poids ne signifient pas la même chose. La masse est une mesure du nombre d’atomes dans un objet. Le poids est une mesure de la gravité agissant sur ces atomes.
La pression atmosphérique est une force vers le bas causé par les molécules d’air dans l’atmosphère. Imagine-toi une colonne d’un mètre carré qui part du niveau de la mer jusqu’aux limites de l’atmosphère. Ceci pèse environ 10 000 kilogrammes! Le poids exact d’une colonne d’air dépend du nombre et du type de molécules qu’elle contient.
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Illustration couleur d’une colonne translucide qui s’étire depuis la surface de la Terre. La Terre est représentée par une sphère bleue avec des continents verts et blancs. La base de la colonne est un carré blanc sur la côte ouest de l’Afrique. Les murs de la colonne montent jusque dans l’espace blanc au-dessus de la planète. Le carré au sommet de la colonne est étiqueté « Colonne d’air de 1 m2 » et « Masse = 10 000 kg ». Une longue flèche grise pointe du haut vers le bas, vers la surface de la Terre. Elle est étiquetée « Force gravitationnelle »
L’air est constitué de molécules de gaz. Plus il y a de molécules de gaz dans un volume donné, plus l’air est dense. Plus de molécules signifie aussi plus de poids et de pression. Moins de molécules signifie une plus faible densité, poids et pression.
Si on en diminue le nombre, on baisse ces valeurs. Comme toutes les molécules, les molécules de l’atmosphère se déplacent constamment. Et plus la température croît, plus elles se déplacent rapidement et se dispersent davantage. Ceci signifie qu’il a moins de molécules à cet endroit. Ainsi, la pression atmosphérique est moins élevée. L’opposé est aussi vrai. À basse température, les molécules se déplacent moins et la pression de l’air est plus élevée.
La pression est mesurée au moyen d’un instrument appelé « baromètre ».
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Photographie couleur d’un cadran blanc avec des symboles météorologiques, deux séries de chiffres et deux aiguilles. Le cadran est montré en gros plan. Il a une bordure en cuivre arrondie. Les nombres qui suivent le rebord de l’intérieur constituent deux cercles avec des nombres et des marques horizontales. Les nombres qui composent le cercle externe commencent dans le bas et vont de 970 à 1040 hPa. Les nombres du cercle interne vont de 730 à 780 mm Hg. Trois icônes météorologiques suivent la courbe de la partie supérieure du cercle. L’icône de gauche est composée de deux nuages de pluie. Celle du centre est un soleil à demi caché par un nuage. Celle de droite est un soleil complet et rond. Une des aiguilles est fine et faite de cuivre. Elle pointe vers 753 mm Hg et 1004 hPa, entre les icônes de nuages de pluie et du soleil avec un nuage. L’autre aiguille est noire avec une pointe en flèche à une extrémité et une forme de croissant à l’autre extrémité. Elle pointe vers 758 mm Hg et 1012 hPa, au-dessus de l’icône du soleil avec un nuage.
Zones de basse ou haute pression
Les zones de basse pression (ou dépressions) contiennent moins de molécules exerçant une force vers le bas que celles qui les entourent. Cela signifie que des colonnes d’air moins dense (donc, plus chaud) sont entourées de colonnes d’air plus dense (donc, plus frais). Cette formation entraîne la création de spirales d’air qui tournent vers l’intérieur, comme vous pouvez le voir dans l’image ci-dessous.
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Photographie satellite couleur d’un immense tourbillon de nuages blanc au-dessus de la Terre. Le tourbillon est centré au milieu de la photographie. Des stries blanches épaisses et irrégulières tournent en spirale du centre jusqu’aux bords de l’image. En dessous des nuages, l’océan bleu foncé est visible. On peut aussi apercevoir la côte dentelée d’une masse terrestre vert brunâtre entre les stries. Dans le coin supérieur gauche, une fine ligne noire trace une côte enneigée, presque invisible sous les nuages.
Des changements de la pression atmosphérique se produisent de jour en jour et diffèrent selon l’endroit. Dans un bulletin météorologique, vous pourriez entendre parler de systèmes dépressionnaires.
Habituellement, les systèmes à basse pression ont de l’air plus chauds et humides. Ceci encourage la formation de nuages qui peuvent entraîner des précipitations. Ceci se produit surtout si ces systèmes entrent en collision avec des zones de haute pression.
Les zones de haute pression (ou anticyclones) contiennent plus de molécules exerçant une force vers le bas que celles qui les entourent. Cela signifie que des colonnes d’air plus dense (donc, plus frais) sont entourées de colonnes d’air moins dense (donc, plus chaud). Ceci crée des spirales d’air qui tournent vers l’extérieur. Ces systèmes tendent à créer du temps plus sec et frais où peu de nuages se forment.
Sur une carte météorologique, les zones de basse pression sont indiquées par un « D » (dépression) et les zones de haute pression sont indiquées par un « A » (pour anticyclone).
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Photographie satellite couleur d’un immense tourbillon de nuages blanc au-dessus de la Terre. Le tourbillon est centré au milieu de la photographie. Des stries blanches épaisses et irrégulières tournent en spirale du centre jusqu’aux bords de l’image. En dessous des nuages, l’océan bleu foncé est visible. On peut aussi apercevoir la côte dentelée d’une masse terrestre vert brunâtre entre les stries. Dans le coin supérieur gauche, une fine ligne noire trace une côte enneigée, presque invisible sous les nuages.
Les fronts météorologiques
Les fronts météorologiques sont des bandes qui séparent les masses d’air de différentes densités et de différentes températures.
Les fronts froids apparaissent quand de l’air plus froid se déplace vers de l’air plus chaud. Cet air plus dense soulève l’air plus chaud et moins dense dans l’atmosphère. Ensuite, l’air se refroidit et se condense, entraînant souvent de brefs orages et averses.
Les fronts chauds sont des masses d’air plus chaud qui se déplacent vers de l’air plus froid. Cet air plus chaud se soulève. Ainsi, dans l’atmosphère, il se refroidit et se condense, entraînant des précipitations qui durent plus longtemps que celles provoquées par les fronts froids.
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Deux illustrations couleur de fronts se déplaçant dans un paysage. La première est intitulée « Front froid ». Une flèche bleu pâle pointe de la gauche vers la droite avec l’inscription « Direction du front ». En dessous, trois flèches bleues pointent du côté gauche vers le centre de l’illustration. Elles sont étiquetées « Air froid ». Au-dessus et à droite de ces flèches se trouve un mur bleu translucide incurvé. Au-dessus de la courbe du mur, plusieurs nuages déversent de la pluie sur l’herbe en dessous. Trois flèches rouges partent du côté droit de l’illustration puis pointent vers le ciel, en passant au travers des nuages au centre. Elles sont étiquetées « Air chaud ». En arrière-plan, un avion vole au-dessus d’une chaîne de montagnes à l’horizon. La deuxième illustration est intitulée « Front chaud ». Une flèche bleu pâle pointe de la gauche vers la droite avec l’inscription « Direction du front ». En dessous, trois flèches rouges partent du sol dans le côté gauche de l’illustration, puis tracent une courbe et montent vers le ciel. Elles sont étiquetées « Air chaud ». En dessous et à droite, une pente bleue bombée part du sol et monte jusque dans le ciel dans le coin supérieur droit. Situés juste au-dessus de ceci, un regroupement de nuages font tomber de la pluie sur l’herbe en dessous. Sous la pente, trois flèches bleues partent du milieu et pointent vers le côté droit de l’illustration, tout en longeant le sol. Elles sont étiquetées « Air froid ». En arrière-plan, un avion vole au-dessus des nuages et une chaîne de montagnes est visible à l’horizon.
Sur une carte météorologique, le symbole d’un front froid est une ligne bleue avec des triangles bleus. Les triangles pointent dans la direction vers laquelle le front se déplace.
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Illustration d’une ligne bleue horizontale avec des triangles bleus parsemés tout le long de la ligne. Les triangles pointent vers le haut à partir de la ligne, comme une rangée de montagnes identiques à l’horizon.
Le symbole d’un front chaud est une ligne rouge avec des demi-cercles rouges. Les demi-cercles pointent dans la direction où le front se déplace.
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Illustration d’une ligne rouge horizontale avec des demi-cercles rouges parsemés tout le long de la ligne. Les demi-cercles sont situés sur le dessus de la ligne, comme une rangée de collines identiques à l’horizon.
Parfois, vous verrez une ligne violette avec des triangles et des demi-cercles. Cela montre l’emplacement d’un front occlus. Un front occlus est l’endroit où trois masses d’air entrent en contact les unes avec les autres. Les formes pointent dans la direction de l’air plus froid.
En savoir plus
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Références
Met Office. (n. d.). High and low pressure.
NASA. (2013). Earth's Atmospheric Layers.
Rutledge, K. et al. (2011). Atmospheric pressure. National Geographic.
Science Struck. (n. d.). Easy Explanation of an Occluded Front With Diagram
University Corporation for Atmospheric Research. (n. d.). The Highs and Lows of Air Pressure.
University Corporation for Atmospheric Research. (n. d.). Weather Fronts.