L’air sec atmosphérique

L’air sec se compose essentiellement de quatre éléments, à savoir : l’azote (N2, 78,08% du volume), l’oxygène (O2, 20,94%), l’argon (Ar, 0,93%) et le dioxyde de carbone (CO2, 0,033%). Appelés gaz permanents, ces constituants ont toutefois des concentrations qui varient en fonction de la latitude, du vent, du site plus ou moins urbain ainsi que de la saison.



Parmi les autres composants de l’air sec, l’ozone est un élément particulier qu’il faut prendre en considération dans les phénomènes d’absorption spectrale de la lumière malgré sa faible concentration (10-6% du volume). En effet, la plupart des radiations ultraviolettes est absorbée par cet élément, protégeant ainsi la terre de ces radiations à haute énergie. La teneur en ozone dépend de la latitude et de la saison. Elle est notable dans une couche atmosphérique comprise entre 15 et 45 km d’altitude comme l’illustre le graphe suivant (figure [I-11]) reprenant la distribution proposée par Elterman. Dans cette région de l’espace, elle est simultanément produite et détruite par des réactions photochimiques : dans la haute atmosphère, l’ozone est crée par les radiations ultraviolettes du soleil (dissociant les molécules d’oxygène en atomes se recombinant aux autres molécules d’oxygène) ; en revanche, les gaz d’usine, combustions et feu de forêts entraînent la décomposition des molécules d’oxyde de nitrogène(NO), à l’origine principale de l’ozone au niveau du sol.



On détermine l’épaisseur optique globale de l’ozone (c’est-à-dire la masse totale d’ozone contenue dans un cylindre vertical de section unité) par spectroscopie au sol. Cette grandeur est souvent exprimée en hauteur équivalente d’ozone normal et dénommée épaisseur réduite d’ozone (ozone pur dans les conditions normales à 0°C : 760 mmHg ou encore 2,1415 kg/m³).

La hauteur d’ozone moyenne est d’environ 2,4 mm à l’équateur et augmente avec la latitude pour atteindre des valeurs proches de 4,5 cm aux pôles. Ces valeurs varient au cours de l’année, suivant un profil trigonométrique. Queney propose une synthèse du profil annuel de l’ozone résumé dans les deux graphes suivants. À la latitude de Lyon, l’épaisseur réduite d’ozone est de 3,6 mm au printemps, 3,2 mm en été, 2,8 mm en automne et 3,3 mm en hiver.



L’oxygène et le dioxyde de carbone interviennent également dans les phénomènes d’absorption.