Que respire-t-on vraiment au quotidien ?

L'atmosphère de la Terre est majoritairement composée d’azote. Il s’y trouve aussi de l’oxygène et des gaz rares chimiquement neutres. Dans les basses couches, l’eau est très présente et joue un grand rôle, ainsi que le dioxyde de carbone et quelques polluants.

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L'airair de l'atmosphèreatmosphère terrestre est constitué essentiellement d'azoteazote moléculaire (N₂) -- comme celle de Titan, de TritonTriton et de PlutonPluton -- et de dioxygène (O₂) en proportions respectives d'environ 78 % et 21 %. S'y ajoutent quelques « gazgaz rares », une appellation chimique justifiée par leurs concentrations très faibles. Ces proportions sont à peu près constantes dans « l'air sec », c'est-à-dire compte non tenu de la vapeur d'eau. Celle-ci est cependant présente en proportions variables, particulièrement élevées dans les basses couches, où se trouvent aussi le dioxyde de carbonedioxyde de carbone, ou gaz carbonique (CO₂), ainsi que de nombreux aérosols et d'autres composants.

L'eau joue un rôle particulier. Elle est présente sous forme gazeuse, liquideliquide et solidesolide. Les passages d'un état à l'autre (changements de phase) absorbent ou dégagent de l'énergieénergie, ce qui influe localement sur la dynamique de l'atmosphère. De plus, l'eau transporte facilement la chaleurchaleur sur de grandes distances et elle absorbe fortement les rayons infrarougesinfrarouges. C'est même le principal gaz à effet de serre de l'atmosphère terrestre.

Air sec et gaz parfait : deux concepts théoriques

À noter que le terme « saturation » utilisé en météorologiemétéorologie désigne la concentration de vapeur d'eau maximale qu'une massemasse d'eau peut contenir, et qui dépend de la température et de la pressionpression. Au-delà, l'eau se condense en gouttelettes et il se forme du brouillardbrouillard ou de la pluie. Ainsi, un air « saturé à 90 % » ne contient pas 90 % d'eau mais sa concentration en vapeur d’eau atteint les neuf dixièmes du maximum, et le brouillard n'est pas loin. C'est pourquoi les concentrations des composants de l'air sont toujours données pour « l'air sec », bien rare dans l'atmosphère terrestre.

Pour étudier le comportement de l'atmosphère, les scientifiques utilisent les lois dites « du gaz parfaitgaz parfait ». Les composants sont considérés comme indépendants les uns des autres (ils ne s'attirent ni ne se repoussent). Il existe alors la même relation entre pression, température et volumevolume, quelle que soit la nature du gaz. Toutes choses égales par ailleurs, un certain nombre de moléculesmolécules d'azote, par exemple, occupera le même volume qu'un même nombre de molécules de dioxygène ou d'un mélange des deux. Ce modèle donne une bonne approximation pour calculer la dynamique de l'atmosphère terrestre.