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La couche d'ozone

Sujets

L'ozone gazeux

L’oxygène se présente sous trois formes différentes dans l’atmosphère : atomes d’oxygène (O), molécules d’oxygène (O2) – c’est l’oxygène que l’on respire –, et ozone (O3). L’ozone est un gaz incolore caractérisé par une très forte odeur.

Atome d'oxygène
Molécule d'oxygène
Ozone molecule
Atome d'oxygène (O)
Molécule d'oxygène (O2)
Molécule d'ozone (O3)

Relation entre les atomes d'oxygènes, les molécules d'oxygène et les molécules d'ozone
Relation entre les atomes d’oxygène, les molécules d’oxygène et les molécules d’ozone

Formation de la couche d'ozone

L’ozone est créé dans une section de l’atmosphère, appelée la stratosphère, dans laquelle les photons solaires très énergétiques peuvent frapper les molécules d’oxygène (O2) et séparer les deux atomes d’oxygène. La collision d’un atome d’oxygène libre avec une molécule d’oxygène (O2) peut produire une molécule d’ozone (O3). L’ozone est dégradé naturellement dans la stratosphère par le rayonnement solaire et par réaction chimique avec divers produits contenant de l’azote, de l’hydrogène et du chlore. Ces produits chimiques sont tous présents naturellement dans l’atmosphère en très petites concentrations.

Formation de l'ozone

Dans une atmosphère non polluée, production et destruction de l’ozone se compensent exactement. Il en résulte que la concentration totale de l’ozone dans l’atmosphère reste relativement constante.

Le saviez-vous?Il y a quatre milliards d’années, la planète était couverte de volcans et l’atmosphère était alors principalement composée de dioxyde de carbone et de méthane. Il n’y avait alors ni oxygène ni ozone. Lorsque la vie est apparue dans les océans quelque deux milliards d’années plus tard, les organismes ont commencé à produire de l’oxygène dont l’abondance a progressivement augmenté dans l’atmosphère. Après une lente ascension vers les hautes couches de l’atmosphère, l’oxygène a commencé à y être dégradé par l’intense rayonnement ultraviolet pour donner naissance à l’ozone.

Emplacement de la couche d'ozone

Environ 90 % de l’ensemble de l’ozone est produit naturellement dans la stratosphère. L’ozone est présent dans toute l’atmosphère, mais sa concentration est maximale à environ 25 km d’altitude. Cette région de l’atmosphère riche en ozone est appelée la « couche d’ozone ». La quantité d’ozone présente à un endroit à la surface de la Terre varie naturellement avec la latitude, la saison et la journée. Dans des conditions normales, la couche d’ozone a une épaisseur maximale au-dessus des pôles et minimale au-dessus de l’équateur. La couche d’ozone au-dessus du Canada est normalement plus épaisse en hiver et au début du printemps. Elle peut varier naturellement d’environ 25 %.

Le saviez-vous?Les molécules d'ozone dans la haute atmosphère sont tellement dispersées que si on les rassemblait au niveau du sol, elles formeraient une couche d'ozone pur d'à peine 3 mm d'épaisseur -- à peu près l'épaisseur de trois pièces de dix cents.

Image montrant les couches de l'atmosphère

Rôle de la couche d'ozone

Toute vie sur Terre est protégée par la couche d’ozone. Celle-ci agit comme un filtre invisible qui protège toutes les formes de vie contre une surexposition aux rayons UV nocifs du Soleil. La plus grande partie du rayonnement UV est absorbée par l’ozone et ne peut ainsi atteindre la surface de la Terre. Sans l’effet protecteur de l’ozone, la vie sur Terre n’aurait pas évolué comme elle l’a fait.

Filtrage des rayons ultraviolets par la couche d'ozone

Ozone troposphérique et smogPhoto de smog dans une ville

L’ozone est également présent en petite quantité dans la couche de l’atmosphère située au-dessus du sol, la troposphère. Il y est produit par une chaîne de réactions entre le rayonnement solaire, les composés organiques volatils et les oxydes d’azote (NOx), dont certains sont produits par les activités humaines. L’ozone troposphérique (au niveau du sol) est un composant du smog urbain – un sérieux problème de qualité de l'air. Le smog est très fréquent lors des chaudes journées d’été sans vent, au-dessus des zones urbaines.

Même si l’ozone stratosphérique et l’ozone troposphérique sont exactement le même gaz, les effets de celui-ci varient selon la partie de l’atmosphère où il est présent. L’ozone stratosphérique bloque le rayonnement solaire nocif. Toute la vie sur Terre s’est adaptée à ce rayonnement solaire filtré. L’ozone troposphérique, par contre, pose de sérieux risques pour la santé et peut provoquer de graves troubles aux yeux, au nez et aux poumons chez l’homme et les animaux. Dans l’environnement, l’ozone peut endommager la végétation, les plantes de grande culture, les forêts et certains matériaux. S’il est vrai que le smog peut absorber une certaine quantité du rayonnement solaire incident, il ne peut compenser la perte d’ozone dans la stratosphère.

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