Questions to the experts

Bonjour,

Effectivement, les molécules d'air, comme tout ce qui possède une masse, subit l'attraction de la Terre et en s'envole pas complètement dans l'espace... Cependant, l'air comme tous les gaz, a la particularité d'occuper tout le volume dont il dispose. Ceci est dû au fait que les distances entre les molécules ou les atomes qui constituent un gaz, sont trop grandes pour qu'il y ait une interaction notable entre les molécules (ou les atomes) qui les retiennent à proximité les uns des autres, comme c'est le cas pour les liquides et encore plus pour les solides.

Dans toutes les formes de la matière, les molécules présentent un mouvement aléatoire, décrit par Brown au XIXe et qui porte d'ailleurs son nom, le mouvement brownien. Dans un gaz, les molécules sont très éloignées les unes des autres (comparativement à leur taille...), on peut les imaginer comme des boules de billard qui auraient chacune une vitesse et un sens de propagation indépendant de ses voisines. Plus la température d'un corps est élevée, plus la vitesse des molécules est importante, et comme les molécules sont animées d'un mouvement aléatoire, on peut imaginer rapidement que les molécules peuvent aller dans tous les sens !

Et la gravité dans tout ça ? Et bien s'il n'y en avait pas, ou si elle était "insuffisante", les molécules gazeuses, animées de ce mouvement aléatoire, partiraient dans l'espace... Sur Terre, heureusement pour nous, la force de gravité est suffisante pour maintenir ces molécules si légères, ce qui est défini comme notre atmosphère. Mais celle-ci est loi d'être homogène : plus on monte en altitude, plus la quantité de gaz s'affaiblit, plus la pression diminue (la pression traduit un nombre de chocs entre les molécules donc s'il y a moins de molécules, il y a moins de chocs, la pression diminue...) : c'est l'effet de la gravité terrestre. Deux phénomènes entrent donc en jeu ici : la gravité d'un côté, qui tent à ramener les gaz vers le centre de la Terre donc vers la surface, et le mouvement aléatoire brownien, qui fait que les molécules partent dans toutes les directions de l'espace.

D'un point de vue mathématique, on peut traduire l'effet de ces deux phénomènes par une loi exponentielle décroissante en fonction de l'altitude... En plus simple : plus on monte, moins il y a de molécules ! Par exemple, en haut du Mont Blanc, la pression est 1.5 fois plus faible qu'en bord de mer, elle est presque 3 fois plus faible en haut de l'Everest !

Hélène Galiegue