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La densité de l'atmosphère diminue avec l'altitude

L'atmosphère est comme la tour Eiffel

La chose principale à retenir est que tout dépend de la densité de l'air. Vous pouvez imaginer la fine couche de gaz de la Terre comme une tour Eiffel, très grande et lourde à la base, mais qui s'amincit très rapidement pour atteindre le sommet fin et léger de la tour.

De la même manière, la densité de l'atmosphère diminue de façon exponentielle avec l'altitude, ce qui signifie que le nombre de molécules de gaz que l'on trouve dans un mètre cube diminue d'un million entre la surface et 100 km d'altitude.

Par conséquent, les différentes couches atmosphériques se comportent très différemment.

Chimie complexe dans la troposphère

La troposphère (en dessous de 15 km d'altitude) est assez opaque à la lumière infrarouge car il y a beaucoup de molécules serrées les unes contre les autres. Il y a également beaucoup de mélange, d'interactions et une chimie complexe.

Chimie plus simple dans l'atmosphère moyenne

Dans l'atmosphère moyenne (stratosphère et mésosphère, entre 15 et 100 km d'altitude), la chimie devient plus simple, car les molécules organiques complexes sont brisées en plus petits morceaux avant d'atteindre cette altitude.

Les molécules sont beaucoup plus dispersées, elles entrent en collision et interagissent beaucoup moins. Par conséquent, il n'y a pas d'équilibre thermique dans la mésosphère : différents gaz peuvent avoir des températures différentes, car les molécules sont beaucoup plus isolées (on pourrait dire qu'elles pratiquent la distanciation sociale) et ne peuvent pas échanger efficacement la chaleur.

Imaginez la fine couche de gaz de la Terre comme une tour Eiffel, très grande et lourde à la base, mais qui s'amincit très rapidement pour atteindre le sommet fin et léger de la tour.
Le soleil, apercevant la fine ligne de l'atmosphère terrestre, photographié depuis la Station spatiale internationale. Crédits image NASA.