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L’atmosphère terrestre englobe la Lune

La Terre vue de l'espace.
La Terre vue de l'espace. Photo: NASA
Radio-Canada

La partie la plus éloignée de l'atmosphère de la Terre s'étend bien au-delà de l'orbite de la Lune, montrent les travaux d'une équipe de scientifiques russes et français.

La couche gazeuse qui entoure la Terre est ainsi bien plus large que le mince anneau bleu visible de l’espace.

Concrètement, l’atmosphère s’étend jusqu’à 630 000 km, soit six fois plus loin que la limite établie à ce jour et presque deux fois plus loin que notre satellite naturel.

La Lune vole littéralement dans l'atmosphère terrestre.

Igor Baliukin, Institut russe de recherche spatiale
Illustration de la NASA montrant les limites de la géocouronne terrestre.Agrandir l’imageIllustration de la NASA montrant les limites de la géocouronne terrestre. Photo : NASA/ESA/SOHO

En fait, au-delà de ce cercle, l'atmosphère se poursuit jusqu’à se « fondre » dans l’espace en un vaste nuage d’atomes d’hydrogène.

Mais elle devient très vite extrêmement ténue puisqu’à 60 000 km, elle n’est déjà plus composée que de 70 atomes par centimètre cube, alors qu’à mi-chemin, à la Lune, elle n’est que de 0,2 atome par centimètre cube.

Des données revisitées

L’établissement de cette nouvelle limite est basé sur une relecture des données recueillies dans les années 1990 par l’instrument Swan de l’Observatoire solaire et héliosphérique (SOHO) des agences spatiales européenne et américaine (ESA/NASA).

La géocouronne redéfinie

En 1996-1998, Swan avait utilisé des capteurs pour tracer la signature d'hydrogène et détecter avec précision jusqu'où se trouvent les abords de la géocouronne, cette région où notre atmosphère devient un nuage d'atomes d'hydrogène qui se fond dans l'espace.

C’est donc une révision des informations recueillies à l’époque qui a permis de repousser les limites de cette couronne.

Nous n'en étions pas conscients [des véritables limites] jusqu'à ce que nous dépoussiérions les observations faites il y a plus de deux décennies par la sonde spatiale SOHO.

Igor Baliukin

Les planètes dont l'exosphère contient de l'hydrogène ont ceci de particulier que la vapeur d'eau est souvent observée plus près de leur surface. C'est le cas de la Terre, de Mars et de Vénus.

« C'est particulièrement intéressant lorsque l'on cherche des planètes possédant des réservoirs potentiels d'eau au-delà de notre système solaire », explique Jean-Loup Bertaux, coauteur des travaux et chercheur associé à la mission SOHO.

Le saviez-vous?

Le premier télescope placé sur la Lune par les astronautes d'Apollo 16 en 1972 a capturé une image évocatrice de la géocouronne qui entoure la Terre et qui brille d'une lumière ultraviolette.

À l’époque, les astronautes à la surface de la Lune ne se doutaient pas qu’ils se trouvaient toujours sous l’influence de l’atmosphère terrestre.

Proche du vide

Si une concentration de seulement 0,2 atome d’hydrogène par centimètre cube autour de la Lune ne peut pas servir de source supplémentaire de combustible aux vaisseaux pour faciliter l'exploration spatiale, elle ne représente pas de menace pour les astronautes en orbite autour de la Lune lors de futures missions avec équipage.

Il y a un rayonnement ultraviolet associé à cette géocouronne, car les atomes d'hydrogène diffusent la lumière du soleil dans toutes les directions. Mais l'impact sur les astronautes en orbite lunaire est négligeable comparé à la principale source de rayonnement UV, le Soleil.

Jean-Loup Bertaux, chercheur associé à la mission SOHO

Le détail de ces travaux est publié dans le Journal of Geophysical Research : Space Physics (Nouvelle fenêtre) (en anglais).

Les couches de l'atmosphère

La troposphère
Son épaisseur varie entre 13 et 16 km à l'équateur, mais entre 7 et 8 km aux pôles. Elle contient de 80 à 90 % de la masse totale de l'air et la quasi-totalité de la vapeur d'eau. C'est la couche où se produisent les phénomènes météorologiques.

La stratosphère
Sa limite inférieure est située entre 8 et 15 km d'altitude, et sa limite supérieure, à 50 km. Elle abrite la couche d'ozone.

La mésosphère
Située entre 50 km et 80 km d'altitude. C’est dans cette couche que les corps étrangers (astéroïdes, vaisseaux spatiaux) entrant dans l'atmosphère commencent à s'échauffer. Elle est la couche la moins bien décrite de l’atmosphère.

La thermosphère
Située entre 80 km et 350 à 800 km d'altitude. C’est dans cette couche que sont placés en orbite certains satellites artificiels et les vaisseaux spatiaux comme la SSI.

L'exosphère
Située entre 350 à 800 km d'altitude et 630 000 km d'altitude. La quantité de particules y est très faible. Il s’agit de la limite extrême de l’atmosphère, tout près du vide interstellaire.

Astronomie

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