Chimie atmosphérique
La chimie atmosphérique est une branche de la science qui étudie la chimie de l'atmosphère terrestre et celle des autres planètes. Il s'agit d'un domaine de recherche multidisciplinaire qui s'appuie sur la chimie environnementale, la physique, la météorologie, la modélisation informatique, l'océanographie, la géologie et la volcanologie et d'autres disciplines. La recherche est liée à d'autres domaines d'étude tels que la climatologie.
L'étude de l'atmosphère comprend l'étude des interactions entre l'atmosphère et les organismes vivants. La composition de l'atmosphère terrestre change à la suite de processus naturels tels que les émissions des volcans, la foudre et le bombardement par les particules solaires de la couronne du Soleil. Elle a également été modifiée par l'activité humaine. Certains de ces changements sont préjudiciables à la santé humaine, aux cultures et aux écosystèmes. Les pluies acides, l'appauvrissement de la couche d'ozone, le smog photochimique, les gaz à effet de serre et le réchauffement climatique en sont des exemples. Les chimistes de l'atmosphère étudient les causes de ces problèmes. Les chimistes de l'atmosphère proposent des théories sur ces problèmes, puis testent les théories et les solutions possibles. Les chimistes de l'atmosphère notent également les effets des changements de politique gouvernementale.
Histoire
Les Grecs anciens considéraient l'air comme l'un des quatre éléments. Les premières études scientifiques sur la composition de l'atmosphère ont commencé au 18e siècle. Des chimistes tels que Joseph Priestley, Antoine Lavoisier et Henry Cavendish ont effectué les premières mesures de la composition de l'atmosphère.
À la fin du XIXe et au début du XXe siècle, l'intérêt s'est déplacé vers les constituants à l'état de traces et à très faible concentration. Une découverte importante pour la chimie atmosphérique a été la découverte de l'ozone par Christian Friedrich Schönbein en 1840.
Les concentrations de gaz à l'état de traces dans l'atmosphère ont changé au fil du temps, tout comme les processus chimiques qui produisent et détruisent les composés dans l'air. Deux exemples importants de cette évolution sont l'explication par Sydney Chapman et Gordon Dobson de la manière dont la couche d'ozone est créée et maintenue, et l'explication du smog photochimique par Arie Jan Haagen-Smit. D'autres études sur les questions relatives à l'ozone ont conduit à l'attribution du prix Nobel de chimie en 1995, partagé entre Paul Crutzen, Mario Molina et Frank Sherwood Rowland.
Au XXIe siècle, l'attention se déplace à nouveau. La chimie atmosphérique est de plus en plus étudiée comme une partie du système terrestre. Auparavant, les scientifiques se concentraient sur la chimie atmosphérique de manière isolée. Aujourd'hui, les scientifiques étudient la chimie atmosphérique comme une partie d'un système unique avec le reste de l'atmosphère, de la biosphère et de la géosphère. Cela s'explique par les liens entre la chimie et le climat. Par exemple, le changement climatique et la reconstitution du trou d'ozone s'influencent mutuellement. De plus, la composition de l'atmosphère interagit avec les océans et les écosystèmes terrestres.
Méthodologie
Les observations, les mesures en laboratoire et la modélisation sont les trois éléments centraux de la chimie atmosphérique. Ces trois méthodes sont utilisées ensemble. Par exemple, les observations peuvent indiquer qu'un composé chimique existe en plus grande quantité que ce que l'on croyait possible auparavant. Cela stimulera de nouvelles modélisations et études en laboratoire qui permettront d'accroître la compréhension scientifique au point d'expliquer les observations.
Observation
Les observations de la chimie atmosphérique sont importantes. Les scientifiques enregistrent des données sur la composition chimique de l'air au fil du temps afin d'observer tout changement. La courbe de Keeling en est un exemple : une série de mesures effectuées entre 1958 et aujourd'hui montre une augmentation constante de la concentration de dioxyde de carbone. Les observations de la chimie atmosphérique sont effectuées dans des observatoires comme celui du Mauna Loa et sur des plates-formes mobiles comme les avions, les navires et les ballons. Les observations de la composition de l'atmosphère sont de plus en plus souvent effectuées par des satellites qui donnent une image globale de la pollution et de la chimie de l'air. Les observations de surface ont l'avantage de fournir des enregistrements à long terme avec une résolution temporelle élevée, mais elles fournissent des données provenant d'un espace vertical et horizontal limité. Certains instruments de surface tels que le LIDAR peuvent fournir des profils de concentration de composés chimiques et d'aérosols mais sont encore limités dans la région horizontale qu'ils couvrent. De nombreuses observations sont partagées en ligne.
Mesures en laboratoire
Les mesures effectuées en laboratoire sont essentielles à notre compréhension des sources et des puits de polluants et de composés présents dans la nature. Les études en laboratoire permettent de savoir quels gaz réagissent les uns avec les autres et à quelle vitesse. Les scientifiques mesurent les réactions en phase gazeuse, sur les surfaces et dans l'eau. Les scientifiques étudient également la photochimie qui quantifie la vitesse à laquelle les molécules sont séparées par la lumière du soleil et quels sont les produits. Les scientifiques étudient également les données thermodynamiques telles que les coefficients de la loi d'Henry.
971444
Questions et réponses
Q : Qu'est-ce que la chimie atmosphérique ?
R : La chimie atmosphérique est une branche de la science dans laquelle on étudie la chimie de l'atmosphère de la Terre et celle d'autres planètes. Elle fait appel à de multiples disciplines, telles que la chimie de l'environnement, la physique, la météorologie, la modélisation informatique, l'océanographie, la géologie et la volcanologie.
Q : Comment l'étude de l'atmosphère inclut-elle l'étude des organismes vivants ?
R : La recherche sur la chimie de l'atmosphère comprend également l'étude des interactions entre l'atmosphère et les organismes vivants.
Q : Quels sont des exemples de problèmes causés par l'activité humaine ?
R : Les pluies acides, l'appauvrissement de la couche d'ozone, le smog photochimique, les gaz à effet de serre et le réchauffement climatique sont des exemples de problèmes causés par l'activité humaine.
Q : Que font les chimistes de l'atmosphère pour résoudre ces problèmes ?
R : Les chimistes de l'atmosphère proposent des théories sur ces problèmes puis les testent pour trouver des solutions possibles. Ils notent également les effets des changements de politique gouvernementale liés à ces problèmes.
Q : Comment la composition de l'atmosphère terrestre change-t-elle naturellement ?
R : La composition de l'atmosphère terrestre change sous l'effet de processus naturels tels que les émissions des volcans, les éclairs et le bombardement par les particules solaires de la couronne du Soleil.
