La gravité a bien de l’effet sur l’air, sinon nous ne pourrions pas respirer ! En effet, c’est elle qui retient l’atmosphère de la Terre et l’empêche de se disperser dans l’espace.
Tous les gaz sont constitués d’atomes ou de molécules qui ont une masse et sont soumis à la gravité. C’est donc aussi le cas pour le mélange de gaz qui constitue l’air (constitué d’environ 80 % d’azote et à 20 % d’oxygène) : au niveau de la surface, l’air (sec) possède ainsi une masse en moyenne égale à 1,2 kilogramme par mètre cube.
Dans l’air, il y a beaucoup d’agitation
Quand on regarde au niveau microscopique, les molécules ou les atomes qui constituent les gaz sont en perpétuelle agitation (dans l’air qui nous entoure, ces molécules s’entrechoquent les unes les autres à une vitesse moyenne d’environ 1800 km/h !). Cette vitesse d’agitation augmente avec la température, et est également plus importante pour les atomes ou molécules les plus légers.
Sur certaines planètes ou bien certaines lunes, là où la gravité est trop faible et la température trop grande, les atomes ou les molécules qui constituent les gaz possèdent alors une vitesse d’agitation suffisante pour s’échapper dans l’espace.
Ainsi, un exemple spectaculaire qui montre l’importance de la gravité est l’absence d’atmosphère sur la Lune : la température moyenne y est proche de la nôtre (environ -3 °C sur la Lune contre 15 °C sur Terre, mais avec de grandes différences entre le jour où la température peut atteindre 130 °C, et la nuit où elle peut descendre en dessous de -150 °C), cependant la gravité y est environ 6 fois plus faible, ce qui est insuffisant pour retenir durablement une atmosphère.
Même avec la gravité, certains gaz s’échappent
Il faut en effet que la gravité soit suffisamment forte pour pouvoir conserver les gaz pendant les milliards d’années qui se sont écoulés depuis la formation du système solaire. Même sur Terre, les atomes les plus légers comme l’hydrogène et l’hélium sont mal retenus par la gravité et ont tendance au fil du temps à s’échapper de l’attraction terrestre et à rejoindre le milieu interplanétaire.
Un autre effet de la gravité sur l’air est ce qu’on appelle les « ondes de gravité » (à ne pas confondre avec les ondes gravitationnelles dont vous avez peut-être déjà entendu parler et qui sont émises par des astres très massifs en mouvement, par exemple deux trous noirs en orbite l’un autour de l’autre).
Une onde de gravité se produit lorsqu’une parcelle d’air est déplacée verticalement par rapport à sa position d’équilibre dans l’atmosphère (par exemple, lorsque du vent souffle sur une montagne et que l’air y est soulevé par le relief).
La gravité se charge alors de rétablir sa position d’équilibre, exactement comme lorsqu’une pierre jetée dans un étang dérange la surface de l’eau et y provoque des vagues circulaires qui s’écartent du point perturbé (les ronds dans l’eau).
Ces déplacements verticaux s’accompagnent alors de variations de température, ce qui peut alors provoquer dans de l’air humide l’évaporation ou la formation de nuages régulièrement espacés. On peut parfois l’observer de nos propres yeux, ou plus facilement grâce à des observations par satellite.
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