SCISAT-1

Fiche technique

Tout sur l'ozone

Un des principaux objectifs de la mission ACE (expérience sur la chimie atmosphérique) de SCISAT-1 est de surveiller la couche d'ozone de la Terre, particulièrement à haute altitude. C'est d'une grande importance pour les Canadiens. La Terre est entourée d'une mince couche de gaz composée d'un mélange de molécules. Ce sont surtout des molécules d'azote, d'oxygène, d'argon et de dioxyde de carbone. Cette mince couche s'appelle l'atmosphère terrestre.

La couche d'ozone

Couche d'ozone
La couche d'ozone. L'échelle de ce diagramme
est largement exagérée pour les fins de l'illustration.
Cliché de transparent

Dans la haute atmosphère, la lumière ultraviolette (lumière à courte longueur d'onde) du Soleil fournit assez d'énergie pour que certaines de ces molécules produisent des réactions chimiques avec d'autres molécules, synthétisant de nouveaux composés dont l'abondance est assez variable. L'ozone est une molécule synthétisée. L'abondance de ces composés synthétisés (tels que l'ozone) dépend de la quantité de lumière solaire disponible et de la disponibilité des molécules « intruses ». Les molécules « intruses » peuvent soit accélérer la formation de nouvelles molécules, soit accélérer la destruction des molécules atmosphériques.

Les atomes et molécules de chlore sont considérés comme des atomes et molécules intrus, car leur abondance a augmenté à cause de l'utilisation par l'homme de composés à base de chlore qui sont émis en trop grande quantité dans l'atmosphère. Même en très petite quantité, les atomes de chlore peuvent grandement changer l'équilibre de la composition chimique de la haute atmosphère terrestre.

Une des molécules très importantes que l'on trouve à haute altitude dans l'atmosphère terrestre est l'ozone. La région de l'atmosphère terrestre qui contient de l'ozone est souvent appelée la couche d'ozone, même si elle constitue une très petite portion de la composition moléculaire de cette couche.

Le diagramme ci-dessus illustre la distribution de la couche d'ozone autour de la Terre dans une région élevée de l'atmosphère terrestre. L'abondance d'ozone augmente graduellement lorsqu'on monte dans l'atmosphère terrestre, atteignant une abondance maximale à une altitude d'environ 30 km, et diminue ensuite graduellement lorsqu'on monte encore plus haut dans l'atmosphère.

La formation de l'ozone

Absorption des rayons UV par l'oxygène

Absorption des rayons UV par l'oxygène
Les mécanismes de base de la synthèse de l'ozone
par la photodissociation des molécules d'oxygène.
Cliché de transparent

L'ozone se forme lorsque des atomes d'oxygène (O) libres s'unissent à des molécules d'oxygène (O2) pour produire du (O3).

Cette chaîne de réactions commence avec l'absorption d'un photon ultraviolet à haute énergie par une molécule d'oxygène. La molécule d'oxygène absorbe l'énergie suffisante pour stopper son adhérence moléculaire, ce qui produit deux atomes d'oxygène libres.

Ces atomes d'oxygène libres peuvent se recombiner ou réagir avec d'autres molécules d'oxygène pour produire de l'oxygène ou des molécules d'ozone.

Les molécules d'oxygène absorbent très efficacement les radiations ultraviolettes à haute énergie (UV-C).

L'importance de l'ozone

Absorption des rayons UV par l'ozone

Absorption des rayons UV par l'ozone

L'ozone absorbe efficacement les radiations solaires ultraviolettes
A et B à faible énergie que l'oxygène n'absorbe pas efficacement.
Cliché de transparent

L'ozone absorbe efficacement les zones médiane et inférieure du spectre de l'ultraviolet (UV-A et UV-B). Dans le processus d'absorption, la molécule d'ozone subit une photodissociation, relâchant des atomes d'oxygène libres qui se recombinent pour produire des molécules d'oxygène.

La synthèse et la photodissociation de l'ozone convertissent l'énergie des radiations ultraviolettes en énergie thermique qui réchauffe la stratosphère terrestre.