au sommaire
Dans cette partie, nécessairement un peu plus complexe, on s'intéresse donc aux interactions entre rayonnement et matière, à l'absorptionabsorption moléculaire et à l'émission de rayonnement électromagnétique. Pour cela, on rappelle quelques notions de base sur les différents types d'énergie des molécules, les états énergétiques et les modes de passage d'un état à un autre. Pour préciser ce qu'est l'émission des molécules, on revient sur la notion d'équilibre thermodynamique et sur celle, essentielle ici, d'équilibre thermodynamique local. On commence ici par rappeler le principe de l'agitation moléculaire car son rôle entre en jeu dans le phénomène d'effet de serreeffet de serre.
Niveau confirmé
L'effet de serre est essentiellement la conséquence démontrable de la théorie de l'émission/ absorption, c'est-à-dire de la théorie des interactions entre le rayonnement électromagnétique et la matière.
Modes de vibration possibles de la molécule de vapeur d'eau. © Yves Fouquart - Tous droits réservés
Énergies cinétique, électronique, de vibration et rotationnelle
Les molécules d'un gazgaz sont constamment en mouvementmouvement. Cette agitation se fait sous quatre formes :
- la molécule dans son ensemble se déplace à une vitessevitesse directement liée à la température, l'énergie correspondante est l'énergie cinétiqueénergie cinétique ;
- les électronsélectrons sont en mouvement autour des noyaux sur des orbitesorbites privilégiées, l'énergie est donc l'énergie électronique ;
- les atomesatomes qui constituent la molécule sont en mouvement les uns par rapport aux autres, on dit qu'elles vibrent et l'énergie est l'énergie de vibrationvibration ;
- la molécule tourne sur elle même, l'énergie est l'énergie rotationnelle.
Modes de rotation de la molécule de vapeur d'eau. © Yves Fouquart - Tous droits réservés
Les trois dernières formes sont discrétisées (quantifiées) ce qui signifie que ces énergies ne peuvent prendre que des valeurs précises qui correspondent à des modes particuliers de vibration ou de rotation de ces molécules.
Cela dépend donc de la molécule en question, c'est même sa signature et c'est ainsi qu'on identifie la présence de tel ou tel gaz dans l'atmosphèreatmosphère d'une étoileétoile ou d'une planète.
