La couche d'ozone

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  • Publié le : 8 septembre 2010
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La couche d'ozone ou ozonosphère désigne la partie de la stratosphère contenant une quantité relativement importante d'ozone. Son existence est démontrée en 1913 par Henri Buisson et Charles Fabry grâce à son interféromètre optique. Cet ozone est produit par l'action du rayonnement solaire sur les molécules de dioxygène à haute altitude (entre 20 et 50 km d'altitude).
À cette haute altitude, lacouche d'ozone a pour effet d'absorber la plus grande partie du rayonnement solaire ultraviolet, qui se trouve être dangereux pour les organismes vivants.
On distingue :
• le « bon ozone » présent dans la couche stratosphérique (objet de cet article), bon car il nous protège des rayons UV-C (ultraviolet) ;
• le « mauvais ozone » présent dès la couche basse de l'atmosphère (troposphère :du sol jusqu'à environ 20 km d'altitude), « mauvais » car c'est celui que nous respirons et qui présente selon sa concentration une certaine toxicité (voir Normes de qualité de l'air).
En l'absence de cette couche d'ozone, la vie n'aurait été possible que dans les océans[réf. nécessaire], à une profondeur suffisante de la surface des eaux (les UV ne pénétrant qu'en surface). Ce fut le cas aucours de l'éon Archéen, lorsque l'atmosphère de la Terre était dépourvue de dioxygène (et donc d'ozone).
À la fin des années 1970, des recherches scientifiques en Antarctique ont mis en évidence une diminution périodique de l'ozone dans cette région polaire. Ce que l'on a appelé le « trou de la couche d'ozone ». Il se forme au printemps dans l'Antarctique (à la fin de la nuit polaire) et s'agranditpendant plusieurs mois avant de se réduire.

Processus de formation [modifier]

[pic]
Lancement d'un ballon sonde pour des mesures dans la couche d'ozone.
L'ozone est produit à partir du dioxygène, composé de deux atomes d'oxygène.
Aux altitudes supérieures à 30 km, le rayonnement solaire possède encore une énergie suffisante pour casser une partie des molécules de dioxygène et libérer lesatomes. Un atome d'oxygène tendant à ne pas rester seul pour des raisons de stabilité, doit se recombiner à un autre élément ; il interagit donc avec une autre molécule de dioxygène (O2) présente pour former une nouvelle molécule, composée de trois atomes d'oxygène : l'ozone (O3).
O2 + rayonnement solaire → O + O et O + O2 → O3
Cette réaction chimique est la seule qui, dans lastratosphère, produise de l'ozone.
Mais puisque tout l'oxygène n'est pas transformé en ozone dans ce processus, il existe donc un facteur limitant sa concentration. Primitivement, une certaine quantité d'ozone est apparue, il y a plus de 2 milliards d'années, lorsque l'oxygène est devenu permanent avec une concentration de l'ordre du pourcent. La concentration observée aujourd'hui résulte d'un équilibre entrela production d'ozone par le rayonnement solaire, et certains processus de destruction : tout l'ozone produit en « trop plein du réservoir » est détruit. C'est ce que l'on appelle un équilibre dynamique.
D'autres études, menées à l'aide de ballons évoluant à haute altitude et de satellites météorologiques, ont révélé que la proportion d'ozone au-dessus de l'Antarctique est en baisse. Des volsau-dessus de l'Arctique ont mis en évidence des problèmes similaires dans cette région.
Le jour, à haute altitude, le rayonnement solaire peut dissocier la molécule d'ozone en une molécule de dioxygène et un atome d'oxygène :
O3 + rayonnement → O2 + O
Durant la nuit et en particulier la nuit polaire, cette réaction n'existe pas puisqu'il n'y a plus de rayonnement solaire. Une autre réactiondevient alors prépondérante : la recombinaison d'un atome d'oxygène et d'une molécule d'ozone pour donner deux molécules de dioxygène :
O3 + O → 2 O2
Mais l'ensemble de ces deux réactions ne peut rendre compte que de 20 % de la destruction naturelle de l'ozone, alors que pour parvenir à un équilibre il faut que la perte soit égale à la production. Ce problème met en évidence la...
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