L'ionosphère

L’ionosphère partage ses limites entre la mésosphère et la magnétosphère. L’ionosphère désigne toute la zone de la haute atmosphère où l'air est ionisé par les rayons cosmiques.

Des couches de KH à l’ionosphère.

Alors qu’à la fin du XIXème siècle, l’homme a compris que les ondes électromagnétiques se propagaient en ligne droite, le début du XXème siècle va soulever de nouvelles questions astrophysiques avec la liaison transatlantique de la radio de Marconi dont les ondes ont su détourner le problème de la courbure de la Terre. La présence de l'ionosphère est mise en évidence par les scientifiques Heaviside et Kennelly. Ces derniers décrivent l’existence de couches supérieures de l’atmosphère qui permettent la réflexion de ces ondes radios vers la Terre. Ces couches prennent alors le nom composé de ses deux scientifiques Américains.

Durant cette période de première partie du XXème siècle, l’ionosphère suscite de nombreuses études qui témoignent la curiosité des scientifiques à ce sujet. En 1925, à la même période que le physicien Anglais Appleton, la hauteur de la couche de L’ionosphère a été étudiée par les physiciens Gregory Breit et Merle Antony Tuve. Grâce à cela, on en déduit aujourd'hui que L’ionosphère s'étend jusqu'à près de 800 kilomètres.

Le physicien Appleton a approfondi l'étude de ces couches qui vont l'amener à rebaptiser les couches HK en "couches d'Appleton" en 1925. Il faut attendre quatre années de plus pour que le terme « Ionosphère » de Robert Watson-Watt soit adopté comme étant le terme générique qui désigne cette couche de l’atmosphère.

La formation de L’ionosphère par le phénomène d’ionisation.

L'air possède une certaine densité. Dans la vie courante, on parle d'un air plus ou moins lourd ou chargé en temps de pluie. Nous pouvons ressentir cela à l'approche d'un orage. Au contraire, l'air peut être moins lourd en montagne ou en haute altitude où l'on respire manifestement mieux. Cette impression ne dépend pas uniquement du niveau de pollution mais également de sa densité. Plus on monte en altitude, plus la pression de l'air diminue.

Au delà de 60 kilomètres d'altitude, soit une pression d'à peine 2 pascals, l'air n'est plus assez dense pour être une barrière contre les rayons UV qui sont dévastateurs. Les rayons cosmiques et solaires provoquent une fission au niveau des atomes pour les séparer et obtenir d'un côté des électrons, et de l’autre des ions positifs. Rappelons qu'un ion est un atome, ou un groupe d'atomes qui est doté de charge électrique. Ce phénomène est appelé ionisation, d'où l'appellation d'ionosphère car c’est grâce à ce phénomène que L’ionosphère peut se former dans l’atmosphère. Au niveau de cette couche de l'atmosphère, les molécules concernées par cette ionisation sont les molécules de diazote ou encore de dioxygène.

Les sous-couches de l’ionosphère.

L’ionosphère n’est pas un amas de gaz unique comme on pourrait le penser. Cette couche présente des sous-couches de gaz ionisés qui se forment selon les différents éléments qui interagissent, c’est-à-dire l’altitude et l’intensité du phénomène d’ionisation. On peut alors distinguer trois sous-couches différentes formant à toutes les trois, l’ionosphère proprement dite. La première couche est la couche D, qui va de 60 kilomètres à 90 kilomètres, la température y est de -76°C. Cette sous-couche se compose d’ions poly-atomiques. La deuxième couche de l’ionosphère, la couche E, s'éloigne jusqu'à une altitude de 120 kilomètres, la température est tombée à -50°C. Enfin, la couche F est la plus étendue, allant jusqu'à 8OO kilomètres. La pression de l'air est infime avec 1.10-4 Pa. Le phénomène d’ionisation est très important à ce niveau où la température atteint 1000°C.

Le saviez-vous ?

L’ionosphère joue un rôle crucial pour nos télécommunications, de la simple radio aux liaisons par GPS. Les ions qui circulent dans l’ionosphère permettent de faire passer plus ou moins les ondes électromagnétiques. Les différentes couches de l’ionosphère sont ainsi plus ou moins absorbantes ou réfléchissantes selon les périodes de la journée. Dans le cas des ondes courtes, l’ionosphère permet d'atteindre des distances plus longues. Pour les plus fortes fréquences (UHF, VHF), l’ionosphère peut être source de perturbations pour nos communications qui oblige les ingénieurs en télécommunications à prendre en compte les déviations causées par cette couche pour limiter les interférences.