La tropopause.

L'atmosphère est composée de plusieurs couches superposées aux propriétés différentes qui sont définies dans le diagramme ci-joint. La tropopause est une couche située entre la troposphère et la stratosphère (11 à 15 kms d'altitude) dont la température est constante et égale à -56;5°C. Cette couche se comporte comme un vrai corps noir car seul son rayonnement peut altérer sa température: sans écart de température, les phénomènes de conduction et de convection y sont impossibles et seul un rayonnement émis par un corps plus chaud peut augmenter sa température en lui fournissant de la chaleur rayonnée. La tropopause Cette tropopause isole donc thermiquement la troposphère chauffée par le bas avec la chaleur issue du sol et la stratosphère chauffée par le haut grâce aux radiations venant du soleil. Les phénomènes de convection ne se produisent que dans la troposphère car la chaleur va du sol plus chaud à la tropopause plus froide à l'encontre de la pesanteur dirigée vers le bas : il se crée ainsi un phénomène analogue au processus de distillation à reflux infini. Ces remous provoquent les aléas météorologiques que nous observons au niveau du sol (pluies, cyclones, vents, tempêtes...). La stratosphère chauffée par le haut et seulement soumise au phénomène de conduction est beaucoup plus calme et très stable. Seule une absorption de l'énergie des rayons solaires par l' oxygène y crée par réaction chimique une couche d'ozone assez stable qui protège ainsi partiellement le sol des rayons UV nocifs à la vie. Lorsque l'ozone se retransforme en oxygène, cette énergie est libérée sous forme de chaleur, réchauffant ainsi la stratosphère par le haut. Toute autre molécule suffisamment stable dans ces conditions environnementales peut ainsi transformer une énergie radiative en une chaleur qui demeurera dans la stratosphère. La tropopause est un corps noir qui rayonne dans toutes les directions une énergie radiative donnée par la loi de Stefan-Boltzmann à -56,5 °C et qui vaut 120W/m2. Cette région qui possède le minimum de température se trouvant dans l'atmosphère limite donc la valeur du rayonnement transmissible dans l'espace. Cette température est donc celle qu'aurait la surface du sol si le rayonnement solaire était la seule cause de chauffage. La tropopause est donc le « sol » fictif de la planète. Un effet de serre produit par ce sol fictif qui rayonne dans toutes les directions provoque au niveau du sol réel un besoin en énergie double de celle rayonnée et qui est donc égale à 240W/m2. La température correspondante à cette énergie est de -18°C. L'effet de serre provoque donc un réchauffement égal à la différence de ces deux températures c'est à dire +38,5°C. Cette valeur sera stable tant que la température de la tropopause ne variera pas. Quand on mesure l'énergie solaire reçue au sol quelle que soit la saison, la latitude et les autres paramètres, on admet une valeur moyenne de 245W/m2. En tenant compte du fait que cette moyenne corresponde au temps d'ensoleillement et que le soleil ne brille pas la moitié du temps (la nuit), cela correspond au 120W/m2 émit en continu par la tropopause. Il y a donc un quasi-équilibre entre les chaleurs gagnées et perdues par la Terre si son chauffage est seulement dérivé de l'énergie solaire. Les variations observées en fonction des millénaires ne peuvent donc être dues qu'à des variations de l'ensoleillement et relèvent des conditions astronomiques. Comment peut t-on expliquer la température précise et stable de la tropopause à -56,5°C ? Elle correspond exactement à la température de condensation du dioxyde de carbone. Ce rapprochement des températures semble méconnu des climatologues car aucun ouvrage ou publication ne l'évoque. Il serait exagéré de parler de découverte mais cela permet de comprendre d'où vient l'énergie rayonnée par la tropopause alors qu'aucune énergie ne peut y parvenir par conduction, convection ni même rayonnement d'un corps noir plus chaud (car vraisemblablement absorbé avant d'y arriver). En effet la chaleur de condensation du dioxyde de carbone résout facilement ce problème. Les cristaux de carboglace ainsi formés descendent dans l'air car plus denses et se ré-évaporent bien avant de toucher le sol entrant ainsi dans le processus de distillation à reflux infini de la troposphère. Pour obtenir la température observée au niveau du sol, il faut ajouter à l'effet de serre un effet de four du au rôle de calorifugeage que joue l'atmosphère. Comme dans un four où la production de chaleur est constante, le fait de l'entourer par une paroi isolante augmente sa température interne sans aucun ajout de chaleur supplémentaire.