Stratosphère

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Schéma des couches de l'atmosphère (à l'echelle). La stratosphère (~50 km) ne compte que pour environ 1 % de l'atmosphère. On considère que l'exosphère (observable depuis l'espace) s'étend jusqu'à ~100 000 km.

La stratosphère est la seconde couche de l'atmosphère terrestre, se situant au-dessus de la troposphère et sous la mésosphère. Les températures atteintes dans l'atmosphère sont très variables d'une couche à l'autre. Logiquement, les couches les plus éloignées de la Terre possèdent des températures plus basses que celles qui sont rapprochées, mais certains autres facteurs vont considérablement augmenter la température de certaines couches, comme la stratosphère.

Altitude et épaisseur de la stratosphère[modifier | modifier le code]

La stratosphère est située entre 8,5 et 20 kilomètres d'altitude pour sa limite inférieure (tropopause) et 40 à 60 km d'altitude pour sa limite supérieure (stratopause) par rapport à la surface de la Terre et selon sa latitude sur le globe (entre 12 et 50 km d'altitude en moyenne).

Température de la stratosphère[modifier | modifier le code]

La température dans la stratosphère varie en fonction de l'altitude, car celle-ci est réchauffée par l'absorption des rayons ultraviolets provenant du Soleil. À l'intérieur de cette couche, la température augmente au fur et à mesure qu'on s'y élève en altitude (voir l'article couche d'inversion). Au point le plus haut de la stratosphère, la température tourne autour de 270 K (-3 °C), ce qui avoisine le point de congélation de l'eau. Cette partie de la couche se nomme la stratopause, où la température recommence à chuter lorsque l'on monte. Cette stratification verticale fait en sorte que la stratosphère soit dynamiquement stable : il n'y a aucune convection régulière ni de turbulences associées à cette partie de l'atmosphère. Le réchauffement est causé par l'ozonosphère, qui absorbe les radiations ultraviolettes du Soleil, ce qui a pour conséquence de chauffer les couches supérieures de la stratosphère. Le bas de la stratosphère est caractérisé par un équilibre entre la chaleur transmise de la couche d'ozone par conduction et la chaleur transmise de la troposphère par convection. Cela implique que la stratosphère commence à basse altitude près des pôles, car la température y est moins élevée.

Aéronautique[modifier | modifier le code]

Les avions commerciaux volent typiquement à une altitude proche de dix kilomètres dans des latitudes tempérées, au ras de la stratosphère. Ceci permet d'éviter les turbulences de la convection présente dans la troposphère. Les « turbulences » rencontrées en cours de vol sont souvent causées par des ascendances thermiques en dessous de nuages convectifs ou à l'intérieur de ceux-ci; on notera toutefois que les plus gros cumulonimbus peuvent atteindre la partie inférieure de la stratosphère. Les ascendances thermiques situées en dessous des cumulus sont couramment exploitées par les vélivoles. Toutefois les pilotes de planeur éviteront à tout prix de voler à l'intérieur d'un cumulonimbus suite aux dangers que ces nuages représentent. On mentionne aussi souvent la présence de turbulences en air clair en haute altitude voire dans la stratosphère. Ces « turbulences » peuvent correspondre à des ondes orographiques engendrées à l'aval de montagnes par vent fort; elles peuvent se propager jusque dans la stratosphère au-delà de la tropopause. Ainsi, des planeurs ont été capables d'atteindre la stratosphère par vol d'onde.

Circulation stratosphérique[modifier | modifier le code]

La stratosphère est une région où surviennent d'intenses processus radiatifs, dynamiques et chimiques dans laquelle le mélange horizontal des composants gazeux se produit beaucoup plus rapidement qu'à la verticale. L'oscillation quasi-biennale (OQB) dans les latitudes tropicales, qui est conduite par les ondes de gravité générées de manière convective dans la troposphère, est une caractéristique intéressante de la circulation de la stratosphère. L'OQB induit une circulation secondaire, importante pour le transport stratosphérique global des traceurs tels que l'ozone ou la vapeur d'eau.

Dans les hivers de l'hémisphère boréal, les réchauffements stratosphériques soudains peuvent souvent être observés, parce qu'ils sont causés par l'absorption des ondes de Rossby dans la stratosphère.

Amincissement de la couche d'ozone[modifier | modifier le code]

La principale cause de l'amincissement de la couche d'ozone reportée est la présence de chlorofluorocarbones (aussi connus sous le sigle CFC — CCl2F2, CCl3F) dans la stratosphère de la Terre. Les chlorofluorocarbones sont composés de chlore, de fluor et de carbone. Parce que les CFC sont stables, économiques, non toxiques, non inflammables et non corrosifs, ils sont utilisés comme propergols, réfrigérants, solvants, etc. Toutefois, c'est cette stabilité qui cause l'omniprésence des CFC dans l'environnement. Ces molécules finissent par atteindre la stratosphère, où ils subissent une série de réactions en chaîne qui mène en bout de ligne à la destruction de la couche d'ozone.

Le gouvernement américain a banni, en 1980, l'utilisation des CFC sous forme d'aérosol. Les efforts mondiaux pour réduire l'utilisation des CFC ont commencé en 1987, et un bannissement international a suivi en 1996 pour prévenir les effets de la production industrielle des CFC. Ces efforts ont été dramatiquement décevants à cause des marchés noirs en Chine et en Russie, où la valeur des CFC illégalement manufacturés grimpait à 500 millions de dollars américains. Les quantités de CFC dans la stratosphère ont continué d'augmenter jusqu'au début de l'an 2000 et on estime qu'elles atteindront un niveau acceptable vers la moitié du présent siècle.

Le « niveau » et la stratosphère[modifier | modifier le code]

La stratosphère exprime aussi les différences de niveau entre deux comparaisons. Une différence stratosphérique exprime un fossé entre deux choses.

Chute libre en stratosphère[modifier | modifier le code]

De 1958 à 1960, en raison de l'altitude croissante des avions de chasse, la United States Air Force a mené le projet Excelsior visant à expérimenter les sauts en haute altitude, et notamment le parachute Beaupre multi-stage. À cette occasion, Joseph Kittinger, pilote de l'USAF, va s'élancer en chute libre depuis une nacelle située en pleine stratosphère, le 16 août 1960. Il monte jusqu'à une hauteur de 31 333 mètres, brisant ainsi le record de 30 942 mètres établi par David Simons lors du projet Manhigh en 1957. La chute entière a duré 13 minutes et 45 secondes. Lors de la descente, Kittinger atteint une vitesse maximale de 988 km/h et une température minimale de -70 °C.

Le 14 octobre 2012, la mission Red Bull Stratos permit à Félix Baumgartner de sauter en chute libre depuis une nacelle située à 39 km d'altitude, en pleine stratosphère. Ce saut fait de lui le premier homme à franchir le mur du son sans assistance mécanique. Dans sa chute, qui a duré 4 min 19 s, l'Autrichien de 43 ans a atteint une vitesse maximale de 1 342 km/h. C'est aussi le saut en parachute le plus haut jamais effectué.

Notes et références[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Codécouvreurs de la stratosphère

Liens externes[modifier | modifier le code]