L'air et ses secrets

518 pages. Temps de lecture estimé 6h28min.
L’air, cette masse invisible qui nous entoure, permet à la vie de se développer.  Selon Baudelaire, il «est plein du frisson des choses qui s’enfuient » ; de fait, il renferme une multitude de secrets que les philosophes, les naturalistes et autres savants ont tenté de percer au cours des siècles. Dans cet ouvrage, l’auteur retrace les grandes étapes scientifiques qui ont permis à l’humanité de découvrir les propriétés physiques et la composition chimique de l’air, les caractéristiques dynamiques de l’atmosphère terrestre, les mécanismes conduisant à la formation des tempêtes et autres déluges, et les processus naturels et anthropiques responsables des perturbations du climat, de la couche d’ozone et de la qualité de l’air.Préface. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1Préambule. L’air et la vie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9Une pandémie qui se prolonge. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11L’évolution des idées. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13L’air et la vie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171. La pollution de l’air : Une longue histoire. . . . . . . . . . . . . . . . . . 21La pollution de l’air pendant l’Antiquité. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22Pollution par le plomb. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22La période médiévale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25La révolution industrielle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27Le « Great Smog » de Londres en 1952. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32Le Smog de Los Angeles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33La pollution atmosphérique dans d’autres régions du monde. . . . . . . . . . . . 35La tragédie des biens communs et l’équité écologique. . . . . . . . . . . . . . . . . 392. La conquête de la verticale. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43Le poids de l’air. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45Les fontainiers de Florence et le tube de Torricelli. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47L’expérience de Blaise Pascal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54L’air élastique de Boyle et de Mariotte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55Les ascensions en ballon et la loi des gaz parfaits. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58La structure verticale de l’atmosphère. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 623. L’air ou les airs ?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65Le Galilée brabançon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67L’air fixe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69La bataille du phlogistique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71La découverte des gaz nobles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98Les gaz minoritaires de l’atmosphère. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1004. Les mouvements de l’air. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105La circulation atmosphérique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106L’origine et la trajectoire des tempêtes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113Les premiers services météorologiques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115Les travaux empiriques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116Les travaux théoriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118L’École de Bergen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121Les lois de Newton. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126Le déterminisme de Newton et de Laplace. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128Les équations de la dynamique atmosphérique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130Les premières prévisions numériques du temps. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137Le rôle des calculateurs électroniques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148Le développement des prévisions numériques aux États-Unis. . . . . . . . . . . . 152L’atmosphère et le chaos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158La turbulence. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163La révolution technologique et l’observation de l’atmosphère. . . . . . . . . . . . 1765. Les couches élevées de l’atmosphère . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179Les aurores polaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180Le mystère de la raie verte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188La lueur du ciel ou l’airglow. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194L’atome d’oxygène. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197La vapeur d’eau et les composés de l’hydrogène. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205L’Année Géophysique Internationale. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208La thermosphère, la couche d’hydrogène et la ceinture d’hélium. . . . . . . . . 213L’ionosphère. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2186. La couche protectrice d’ozone. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227L’ozone au laboratoire. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228L’ozone dans l’air. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231Mesures d’ozone au parc Montsouris à Paris. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233Une couche d’ozone dans la stratosphère. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236La distribution globale de l’ozone stratosphérique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237La répartition verticale de l’ozone dans la stratosphère. . . . . . . . . . . . . . . . 242Des ballons pour explorer la stratosphère . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245Les mesures par fusées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250L’ère spatiale. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252La théorie photochimique de l’ozone. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2567. Les gaz à effet de serre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261La découverte de l’effet de serre. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261Les gaz qui réchauffent la planète. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270Le dioxyde de carbone. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277Le méthane. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282L’hémioxyde d’azote. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287La vapeur d’eau. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292D’autres gaz à effet de serre. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296Le calcul de l’effet de serre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2968. Le réacteur photochimique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301La photochimie de l’ozone stratosphérique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303La photochimie du monoxyde de carbone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308L’oxygène atomique métastable O(1D) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309Le radical OH ou le détergent de l’atmosphère. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311L’ozone dans la troposphère. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318Observations des espèces chimiques troposphériques à l’échelle globale. . . . . 328Modèles mathématiques de la chimie troposphérique . . . . . . . . . . . . . . . . . 333Coopération internationale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3359. Particules en suspension dans l’air . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337Les premières idées. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340Les particules et les microbes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345Des particules dans la stratosphère. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350Les aérosols organiques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353Les aérosols et les nuages. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354Les particules ionisées et l’électricité atmosphérique. . . . . . . . . . . . . . . . . . 357Les aérosols et le climat. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35910. L’empreinte des êtres humains. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363Le feu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364Les gaz toxiques comme armes chimiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365Les précipitations acides. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370L’aviation supersonique et la couche d’ozone. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375Un trou dans la couche d’ozone. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380L’hiver nucléaire. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387Les microplastiques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39311. Le changement climatique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395De l’Antiquité à la révolution industrielle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396Une grande enquête en France sur le changement climatique. . . . . . . . . . . . 399Les travaux de Svante Arrhenius et de Guy Callendar . . . . . . . . . . . . . . . . 400La courbe de Keeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413Les glaces polaires : des archives de l’histoire climatique. . . . . . . . . . . . . . . 419Les modèles du climat. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421Le rapport Charney . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433La réponse de l’industrie pétrolière. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436La dimension internationale. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 441Le processus politique et les accords sur le climat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 448Les solutions au problème du climat. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 449La complexité du système-Terre. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454Épilogue. Les progrès de la connaissance. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 461La science au cours des âges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462L’Antiquité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464Du huitième au quatorzième siècle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465Le quinzième siècle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 466Le seizième siècle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 467Le dix-septième siècle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 467Le dix-huitième siècle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 469Le dix-neuvième siècle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470Le vingtième siècle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473Le vingt-et-unième siècle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 481Défis futurs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 484Bibliographie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 489Remerciements. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493Index des noms propres. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495Index. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 507