Définition de l’exosphère et faits

L’exosphère est la couche la plus externe de l’atmosphère terrestre, située au-dessus de la thermosphère. Elle s’étend sur environ 600 km jusqu’à ce qu’elle s’amincisse pour fusionner avec l’espace interplanétaire. L’exosphère a donc une épaisseur d’environ 10 000 km ou 6 200 miles, soit à peu près la largeur de la Terre. La limite supérieure de l’exosphère de la Terre s’étend à peu près à mi-chemin de la Lune.

Pour les autres planètes ayant une atmosphère substantielle, l’exosphère est la couche située au-dessus des couches atmosphériques plus denses, mais pour les planètes ou satellites sans atmosphère dense, l’exosphère est la région située entre la surface et l’espace interplanétaire. C’est ce que l’on appelle la exosphère limite de surface. Elle a été observée pour la Lune de la Terre, Mercure et les lunes galiléennes de Jupiter.

Le mot « exosphère » vient des mots grecs anciens exo, qui signifie extérieur ou au-delà, et sphaira, qui signifie sphère.

Caractéristiques de l’exosphère

Les particules de l’exosphère sont extrêmement éloignées les unes des autres. Elles ne correspondent pas tout à fait à la définition d’un « gaz » car leur densité est trop faible pour que des collisions et des interactions puissent se produire. Elles ne sont pas non plus nécessairement du plasma, car les atomes et les molécules ne sont pas tous chargés électriquement. Les particules de l’exosphère peuvent parcourir des centaines de kilomètres le long d’une trajectoire balistique avant de se heurter à d’autres particules.

L’exosphère de la Terre

La limite inférieure de l’exosphère, où elle rencontre la thermosphère, est appelée thermopause. Sa hauteur au-dessus du niveau de la mer varie de 250-500 km à 1000 km (310 à 620 miles), selon l’activité solaire. La thermopause est appelée exobase, exopause, ou altitude critique. Au-delà de ce point, les conditions barométriques ne s’appliquent pas. La température de l’exosphère est presque constante et très froide. À la limite supérieure de l’exosphère, la pression du rayonnement solaire sur l’hydrogène est supérieure à la force gravitationnelle de retour vers la Terre. La fluctuation de l’exobase due au temps solaire est importante car elle affecte la traînée atmosphérique sur les stations spatiales et les satellites. Les particules qui atteignent la limite sont perdues de l’atmosphère terrestre vers l’espace.

La composition de l’exosphère est différente de celle des couches sous-jacentes. Seuls les gaz les plus légers s’y trouvent, à peine maintenus sur la planète par la gravité. L’exosphère de la Terre est principalement composée d’hydrogène, d’hélium, de dioxyde de carbone et d’oxygène atomique. L’exosphère est visible depuis l’espace sous la forme d’une région floue appelée géocorona.

L’atmosphère lunaire

Sur Terre, il y a environ 1019 molécules par centimètre cube d’air au niveau de la mer. En revanche, il y a moins d’un million (106) de molécules dans le même volume dans l’exosphère. La Lune n’a pas de véritable atmosphère car ses particules ne circulent pas, n’absorbent pas beaucoup de rayonnement et doivent être reconstituées. Pourtant, elle n’est pas non plus tout à fait un vide. La couche limite de la surface lunaire a une pression d’environ 3 x 10-15 atm (0,3 nano Pascals). La pression varie selon qu’il fait jour ou nuit, mais la masse totale pèse moins de 10 tonnes. L’exosphère est produite par le dégazage du radon et de l’hélium provenant de la désintégration radioactive. Le vent solaire, le bombardement des micrométéores et le vent solaire apportent également des particules. Les gaz inhabituels que l’on trouve dans l’exosphère de la Lune, mais pas dans celles de la Terre, de Vénus ou de Mars, comprennent le sodium et le potassium. Parmi les autres éléments et composés présents dans l’exosphère de la Lune, on trouve l’argon 40, le néon, l’hélium 4, l’oxygène, le méthane, l’azote, le monoxyde de carbone et le dioxyde de carbone. Une quantité infime d’hydrogène est présente. De très infimes quantités de vapeur d’eau peuvent également exister.

En plus de son exosphère, la Lune peut avoir une « atmosphère » de poussière qui plane au-dessus de la surface en raison de la lévitation électrostatique.

Exosphere Fun Fact

Bien que l’exosphère de la Lune soit presque un vide, elle est plus grande que l’exosphère de Mercure. Cela s’explique notamment par le fait que Mercure est beaucoup plus proche du Soleil, de sorte que le vent solaire peut balayer les particules plus facilement.

Références

• Bauer, Siegfried ; Lammer, Helmut. Aéronomie planétaire : Atmosphere Environments in Planetary Systems, Springer Publishing, 2004.
• « Y a-t-il une atmosphère sur la Lune ? ». NASA. 30 janvier 2014. récupéré le 20/02/2017