La température ne change que de quelques degrés entre le jour et la nuit. La Terre est pour cela une exception : peu de planètes peuvent en dire autant !

Mais à quoi devons-nous cette régularité qui rend possible la vie terrestre ?

A quoi tient le climat d'une Planète ?

Les planètes du système solaire baignent dans un froid glacial : dans le vide qui les sépare, il fait -270°C.

Mais en bombardant d'énergie ces planètes sous forme de rayons électromagnétiques, notre étoile, le Soleil, leur permet d'accumuler de la chaleur.

Parmi les rayons solaires, ce sont surtout la lumière visible et les rayons infrarouges qui réchauffent les planètes : telles des lézards au soleil, elles absorbent son énergie.

La quantité d'énergie solaire que reçoivent les planètes dépend de leur éloignement du soleil : elles en reçoivent beaucoup si elles sont très proches de lui et très peu si elles sont très loin.

La distance au soleil est un critère très sensible car l'énergie que l'on reçoit d'une source de chaleur varie comme le carré de la distance à laquelle on se place : si vous recevez une certaine énergie (ou chaleur) à 2 pas d'un feu, vous en recevez 4 fois moins en reculant de deux pas et 4 fois plus en vous avançant d'un pas.

Quatre planètes solides sont à une distance assez faible du Soleil pour "récupérer" une quantité raisonnable de sa chaleur (la surface du soleil est à 6 000 °C) : Mercure, Vénus, la Terre et Mars.

Mais elles ne sont pas faites des mêmes matériaux et sont donc plus ou moins "douées" pour conserver cette chaleur. En plus de la distance au soleil, il faut donc tenir compte de ce paramètre, que les scientifiques appellent l'albédo et qui traduit quelle proportion de la chaleur du soleil est réfléchie par le sol d'une planète.

Vénus est une sur-douée : elle a une capacité exceptionnelle à "profiter" de la chaleur du Soleil.

Mais les autres ont des albédos assez similaires et obéissent bien à la loi en 1/d².

Ainsi, il fait en moyenne :

• 167°C sur Mercure qui est la plus proche du soleil,
• 464°C sur Vénus qui est la suivante,
• 15°C sur la Terre
• et -63°C sur Mars.

Une température "acceptable" ne suffit pas pour qu'une planète soit "vivable"...

Les ondes électromagnétiques émis par le soleil ne contiennent pas que de la lumière visible et des rayons infrarouges.

Ils contiennent aussi toute une collection de rayons, et certains sont très nocifs pour les êtres vivants, comme les rayons X ou les UV.

Pour être vivable, une planète doit donc aussi pouvoir protéger sa surface de ces funestes rayons.

Et pour cela, elle doit avoir réussi à s'entourer d'une couche de gaz à un moment donné pendant sa formation... et il en faut des circonstances favorables toutes réunies en même temps : une planète vivable tient un peu du "miracle" !

 
Retour sur Terre !

Si la Terre est une planète "vivable", c'est donc parce qu'elle reçoit la dose idéale d'énergie pour qu'il n'y fasse ni une chaleur infernale ni un froid glacial ET parce qu'elle reçoit assez peu de rayons solaires nocifs pour les êtres vivants, grâce à une enveloppe de gaz qui filtre les rayons solaires.

Cette situation est très très exceptionnelle dans l'Univers.

Et c'est aussi une situation très fragile car le moindre changement dans ce bouclier de protection - notre atmosphère ! - peut tourner à la catastrophe.

Image recomposée à partir de plusieurs photos prises depuis la Station spatiale internationale en mars 2016. Image NASA

Notre atmosphère joue aussi un autre rôle important : cette couche d'air diminue énormément les écarts de température à un endroit précis de la surface de la Terre entre le jour et la nuit.

S'il n'y avait pas ce "manteau", un endroit éclairé par le Soleil deviendrait vite très chaud... et se refroidirait énormément - tout aussi vite - dès qu'il serait à l'ombre. Normal : la chaleur se diffuse constamment constamment du sol vers le reste de l'Univers.

Sur la lune, qui est à peu près à la même distance du soleil que la Terre mais elle n'a pas de couche de gaz autour d'elle, il fait 150°C au sol dans ses régions ensolleilées et la température descend à -150°C à l'ombre.

Sur Mercure qui n'a pas d'atmosphère non plus (et une température moyenne pas très différente de la nôtre), il fait 400°C au Soleil et -200°C à l'ombre.

Sans atmosphère, on passerait le jour au four et la nuit dans un super-congélateur !

Car en plus de filtrer certains rayons qui nous tueraient à coup sûr, l'atmosphère terrestre permet de retenir la chaleur reçue (sans elle, il ne ferait pas 15°C en moyenne, mais -18°C) et d'atténuer ces grandes différences de température entre le jour et la nuit à un endroit donné.

Si, de jour comme de nuit, il est impossible de trouver un endroit où il fasse plus de 58°C ou moins de -90°C à la surface de la Terre... et si à un endroit précis, il y a finalement peu de différence de température entre le jour et la nuit (au maximum quelques dizaines en plein désert), c'est à notre atmosphère "idéale" qu'on le doit !

 Un équilibre fragile !

Le "manteau protecteur" qu'est notre atmosphère est fragile : sa façon de filtrer les rayons du Soleil et de conserver la chaleur terrestre dépend totalement des gaz qui s'y trouvent.

Pendant des millions d'années, elle était faite essentiellement d'air (un mélange d'oxygène, d'hydrogène et d'azote, donc).

Mais, en y ajoutant de plus en plus de molécules, les êtres humains modifient énormément cet équilibre depuis une soixantaine d'années !

Parmi ces molécules, celles que l'on appelle "gaz à effet de serre" sont celles qui ont tendance à réchauffer la surface de la Terre en modifiant son atmosphère.

Les gaz à effet de serre sont des molécules qui absorbent une partie des infrarouges que la surface de la Terre émet.

Ils empêchent ainsi cette chaleur de repartir vers l'espace, comme dans une serre qui laisse entrer la chaleur du soleil, mais la conserve derrière ses vitres.

Les principaux gaz à effet de serre sont la vapeur d'eau (H₂O), le dioxyde de carbone (CO₂), le méthane (CH₄), le protoxyde d'azote (N₂O), l'ozone (O₃) et plusieurs gaz contenant du fluor (comme les CFC et l'hexafluorure de soufre SF₆).

En perturbant notre atmosphère, ces gaz entraînent donc une surchauffe de l'air et de la surface de la Terre, mais aussi tout un cortège de perturbations des mouvements de l'air dans l'atmosphère. C'est ce qu'on appelle le dérèglement climatique.

Et il est largement temps de faire marche arrière : pour l'instant, les énormes quantités de gaz à effet de serre que les hommes envoient dans l'atmosphère sont en partie "absorbés" par les océans... mais ils sont au bord de l'indigestion !