L’atmosphère terrestre est une fine pellicule de gaz dont l’épaisseur est le centième du rayon terrestre. Ce fluide transporte la chaleur engendre par le moteur thermique; la majeure partie de l’énergie est dissipée par les vents, plus que par les marées, les courants océaniques, la dérive des continents et la convection du manteau terrestre réunis.

La composition de l’air sec est remarquablement constant sur l’étendue du Globe (78% N2 produit par dégazage des roches et qui s’accumule car géochimique inerte, 21% O2 produit par la vie et qui se recycle constamment entre l’atmosphère , les océans, la biosphère et les roches sédimentaires, 1% Ar produit par décomposition radioactive dans le manteau et la croûte terrestre et dégazée par les volcans).

A l’oppose la quantité de vapeur d’eau varie de quelques millièmes à 4% du volume.

L’eau est surtout sous forme liquide, l’océan condensant l’équivalent de 300 atmosphères exclusivement d’eau

La quantité en gaz carbonique comme la quantité de vapeur d’eau est fixée par les vitesses de réaction d’équilibre liant le réservoir atmosphérique aux réservoirs de surface.

Si le CO2 forme 340 parties par million de l’air sec, le réservoir atmosphérique est moins important que le réservoir océanique et que le réservoir de carbone des roches calcaires (qui contiennent à elles-seules l’équivalent de 20 atmosphères exclusivement de dioxyde de carbone).

Le seul autre gaz essentiel est l’ozone (O3) dont la densité atteint son maximum vers 30 km d’altitude: 12 parties par million

La photodissociation de l’oxygène moléculaire par les ultraviolets permet de libérer des atomes d’oxygène qui se combinant à l’O2 forment l’ozone qui à l’inverse filtre les radiations ultraviolettes.

Des réactions détruisent parallèlement l’ozone notamment des réactions à base de chlore.

Le flux solaire est de 1367 Watts effectifs par mètre carre à la limite de l’atmosphère.

L’atmosphère et la surface en réfléchissent 30% (l’albédo) notamment par les nuages, les poussières, les molécules atmosphériques et la neige. Le déboisement augmente la réflechissement.

La température équivalent des 240 Watts réfléchit par la Terre est celui d’un rayonnement thermique de corps noir de -18C; l’atmosphère en réabsorbant le rayonnement thermique infrarouge et en le réémettant vers la terre et les océans permet de faire passer la température moyenne du globe à 14 ou 15C.

Les déséquilibres locaux d’énergie absorbée ou réémis en surface créent des gradients thermiques horizontaux ou verticaux dans l’atmosphère.

La Terre absorbe plus d’énergie aux basses latitudes qu’aux hautes latitudes.

Plus de la moitié de l’énergie est absorbée par la Terre, le reste par l’atmosphère. La conjonction de ces deux faits conduit à une température qui décroît de l’équateur aux pôles et des basses altitudes vers le haut de l’atmosphère.

Il existe ainsi une couche froide stratosphérique qui empêchent une forte évaporation des océans (sur Venus l’absence d’une telle couche aurait contribué à la divergence des températures).

Les grandes cellules de convections relient l’air chaud et humide de l’équateur à l’air chaud et sec des latitudes tropicales. L’air qui s’élève se refroidit entraînant d’intenses précipitations entre les latitudes +/-10 (zone de convergence intertropicales).

L’air rendu sec se dirige vers les pôles et passe sur les régions subtropicales particulièrement sèches; les grands déserts se situent entre 10 et 35 de latitude.

Au delà les courants Est - Ouest entraînés par l’effet Coriolis déterminent l’écoulement d’air; les masses d’air emprisonnées entre les crêtes et les creux des longues ondes atmosphériques caractérisent les mouvements des zones de hautes et de basses pressions et donc le temps sur les latitudes moyennes.

La disposition particulière des chaînes montagneuses de part et d’autre de l’Atlantique Nord font que l’air s’humidifie lorsqu’il traverse l’Atlantique; les eaux océaniques de surface se concentrent en sel et se densifient; elles plongent et amorcent une circulation globale qui redistribue le sel.

La circulation atlantique engendre le Gulf-Stream et amène des eaux de 8 degrés au-dessus de celui qui descend vers le Sud; le doux climat européen en découle.

On explique les glaciations récentes par un soudain apport d’iceberg venant du Canada qui, diluant la quantité de sel, interrompent la circulation du Gulf-Stream.

Tout arrêt affecterait à Dublin le climat du Spitzberg et ceci en moins de dix ans.

Il faudrait des centaines de milliers d’années pour que la diffusion du sel du fond vers la surface diminue suffisamment la densité abyssale pour réamorcer une circulation océanique.

La modification climatique est globale car l’arrêt des courants de circulation dans l’Atlantique modifierait les vents de l’atmosphère tropicale. Une modification des cellules de convections tropicales réduit à terme la quantité d’eau froide remontant à la surface du Pacifique; un phénomène de type El Nino s’enclenche pour au moins un millier d’années avec des précipitations considérables sur les zones tropicales américaines et une sécheresse sur l’Oceanie et l’Asie de l’Est.

L’équilibre des climats: le couple extraordinaire Terre-Lune

L’équateur terrestre est incliné de 23 degrés par rapport au plan de son orbite.

Or l’effet conjugué de la Lune et du Soleil sur le renflement équatorial terrestre induit un mouvement de précession sur l’axe de rotation de terrestre qui lui fait décrire une rotation d’une période de 26000 ans autour d’un axe fictif.

Ce mouvement du type subit par une toupie en rotation lorsqu’elle subit une poussée latérale et découvert par Hipparque voici 23 siècles est la précision des équinoxes.

L’influence à long terme des autres planètes fait aussi subir à l’axe terrestre des variations de l’ordre de 1,3 degrés responsable des périodes de glaciations et de réchauffement.

Mais l’absence de la Lune qui compte pour 2/3 dans l’effet de précession des équinoxes induirait une précession d’une période de 75000 ans et non plus de 26000 ans, entrant en phase et donc en résonance cumulative avec les perturbations des autres planètes.

Le résultat en serait des variations typiques de l’orientation de l’axe terrestre de 50 degrés en 2 millions d’années ce qui est incompatible du rythme d’adaptation possible de formes de vie supérieure.

En fait pour des durées de rotation terrestre de 12 à 48 heures l’inclinaison de l’axe, sans la Lune, pourrait varier chaotiquemnent de 0 à 85 degrés.

La Lune dont l’origine serait l’accrétion de débris résultat de la collision entre la Terre et une planète de la taille de Mars au tout début de son histoire serait donc une présence nécessaire pour l’épanouissement de la vie évoluée, un phénomène probablement rare...

Il ne suffit donc plus de trouver une planète à bonne distance de son Soleil pour que la vie évoluée y soit possible.

Là où la connaissance du chaos rejoint celui de la vie dans l’univers.

Le terme chaos signifie être l’objet de variations soudaines dues à une cause si minime qu’elle apparaît imprévisible.

Dans le cas de la ceinture d’astéroïdes, il a été déterminé par Jacques Wisdom que les perturbations de Jupiter sur les astéroïdes de période tierce par rapport à la période orbitale de Jupiter modifient progressivement leurs trajectoires au point que l’excentricité de leur pseudo-ellipse s’accroît et qu’elles finissent par percuter la Terre ou Mars, d’où leur progressive raréfaction.

Au contraire de la résonance 3/1, les résonances 3/2 ne correspondent pas à une zone chaotique car les astéroïdes ont tendance à y être regroupés: il s’agit d’un puits de stabilité.

Dans le cas de la résonance 2/1 , il s’agit d’une zone où la densité se réduit progressivement mais l’hypothèse du chaos est insuffisante pour expliquer ce déficit car ces astéroïdes loins de la Terre et de Mars ont une très faible probabilité de les percuter et de disparaître. En outre des astéroïdes sur des orbites chaotiques peuvent être confinés dans des régions précises. On parle de chaos stable grâce notamment à une périodicité qui les empêche de frôler Jupiter (remember Schoemaker-Levy comet...). Si les rapports de périodicité ne sont pas entiers, l’influence du corps massif n’est pas périodique et ne permet pas aux trajectoires de diverger.

Concernant les 130 astres actuellement recensés dont les trajectoires coupent l’orbites terrestres, aucun ne devrait heurter la Terre durant les deux prochains siècles.

Création des galaxies et matière invisible

La formation en moins d’un milliard d’années après le Big-Bang des premières galaxies nécessite de faire intervenir des germes de concentrations avant même la formation des premiers atomes et l’émission du Fonds Diffus Cosmologique. L’origine de ces fluctuations nécessaires n’est pas connue.

Une simple amplification de variation primordiale relie aux incertitudes quantiques apparaît insuffissant.

D’autre part, la densité de l’univers déduite des mesures des éléments primordiaux (Deutérium, Hélium, Lithium) et l’hypothèse de relativité qui suppose une densité homogène dans l’univers aboutit à une densité moyenne en accord avec la densité déduite de la stabilité des amas.

Mais cette stabilité des amas est incompatible avec les vitesses moyennes mesurées des galaxies formant les amas Elle peut être assurée que si la densité de matière attractive est environ dix fois celle de la matière détectée par rayonnement. Cette densité déduite de l’hypothèse de stabilité des masses (théorème du Viriel) est donc proche de celle déduite des modèles de nucléosynthèse pour les proportions observées.

Mais de quoi est constituée cette matière invisible ?

Peut -être d’une matière classique mais dont les valeurs de masses doivent être révisées: neutrino massif?).

Peut-être d’une matière exotique déduite des modèles d’unification des forces de la Nature mais nos laboratoires ne nous permettent pas pour le moment de détecter ces classes nouvelles de particules.

La rencontre des infinis

Le découplage lumière-matière: Fiat Lux et premiers atomes

Les fluctuations fractales (ou une forme particulière de matière insensible au lissage par expansion) : les germes de concentration à l'origine des amas galactiques<700 000 ans

La durée de vie du neutron libre: un quart d'heure pour créer la matière primordiale

Dissymétrie de la désintégration faible: la matière comme le milliardième du monde

L'interaction photon-photon producteur de matière antimatière 10 -34s

La grande transition: la naissance des interactions 10-35s

Le vide plutôt que rien: Heisenberg 10-43s