La mésosphère (littéralement sphère moyenne) est la troisième couche la plus élevée dans notre atmosphère, occupant la région de 50 kilomètres à 80 kilomètres au-dessus de la surface de la Terre, au-dessus de la troposphère et de la stratosphère, et au-dessous de la thermosphère. Elle est séparée de la stratosphère par la stratopause et de la thermosphère par la mésopause.

Localisation de la Mésosphère

Les températures dans la mésosphère chutent avec l'augmentation de l'altitude jusqu'à environ -100°C. La mésosphère est la plus froide des couches atmosphériques. En fait elle est plus froide que la plus basse des températures enregistrées en Antarctique. Il y fait assez froid pour geler de la vapeur d'eau en nuages de glace. Vous pouvez voir ces nuages si la lumière du soleil les frappe après le coucher du soleil. Ils s'appellent "Noctilucent Clouds" (NLC). Les NLC sont plus facilement visibles quand le soleil est de 4 à 16° au-dessous de l'horizon.

La mésosphère est également la couche dans laquelle beaucoup de météores se consument lorsqu'ils entrent dans l'atmosphère de la Terre. De la Terre ils sont vus en tant qu'étoiles filantes.

La couche la plus haute est la thermosphère. La thermosphère commence à 90-100 km et va jusqu'à 1280 kilomètre l'altitude. La pression y devient presque nulle et les molécules d'air sont très rares. L'ultraviolet solaire de très courtes longueurs d'onde (entre 100 et 200 nm) est absorbé entre 100 et 150 kilomètres d'altitude par l'oxygène moléculaire. La température augmente avec l'altitude et se maintient jusqu'à un niveau appelé "thermopause" situé de 250 kilomètre à 500 kilomètres suivant l'activité solaire comme après cette thermopause la température oscille entre 300°C et 1600°C suivant l'énergie reçue par le Soleil. Les températures sont élevées, mais comme la densité de matière est extrêmement faible il ferait très froid pour nous puisque les quelques molécules d'air ne sont pas assez pour transférer une chaleur convenable pour nous. La thermosphère est la région où près des pôles se forment les aurores boréales et australes.

Localisation de la Thermosphère

La partie inférieure de la thermosphère est appelée l'ionosphère. L'ionosphère réfléchit les ondes courtes (ondes radio). Ces ondes, émises par un émetteur, rebondissent sur l'ionosphère et sont renvoyées vers la Terre. Si elles sont retournées avec un certain angle, elles peuvent faire presque le tour du globe. L'ionosphère permet donc de communiquer avec des régions très éloignées.

La séparation entre la mésosphère de la limite inférieure de la thermosphère s'appelle la mésopause.

La thermosphère est composée de deux parties :

L’Ionosphère est immergée dans la couche supérieure très ténue de notre atmosphère que l’on appelle la thermosphère. C'est une couche d'air ionisé dans l'atmosphère s'étendant de 50-60 kilomètres au-dessus de la surface de la Terre à environ 640 kilomètres. Au niveau de l'équateur magnétique, on observe un phénomène que l'on appelle électrojet équatorial qui se traduit par des mouvements de convection importants dans la ionosphère. Les mouvements de l'ionosphère sont complexes et dépendent de nombreux paramètres tels que : les conditions atmosphériques, l'activité solaire, la saison etc...

L’Ionosphère est divisée en quatre parties caractérisées par un maximum relatif de densité électronique :

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L’énergtie et la dynamique de la thermosphère sont fortement couplées à celle de l’ionosphère comme à celle des couches inférieures de l’atmosphère. L’ionosphère joue également, couplée à la magnétosphère, un rôle particulier dans les mécanismes de perte d’espèces chimiques atmosphériques vers le milieu interplanétaire, et participe à ce titre à l’évolution chimique de notre atmosphère. Dans cette région de l'atmosphère l'énergie du Soleil est si forte qu'elle casse les molécules et les atomes d'air, laissant les ions (atomes avec les électrons manquants) et les électrons libres à flotter.

L'ionosphère est la région de l'atmosphère où les aurores boréales se produisent suivant l'activité du Soleil. Elles se produisent surtout dans la couche F.

Une aurore boréale

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Image composite d'une très belle aurore boréale observée depuis
l'espace par le satellite Polar dans la partie visible et ultraviolette du spectre.

L'ionisation des molécules d'air dans l'ionosphère est produite par les rayonnements ultraviolets du soleil, et à un moindre degré par les particules de grande énergie à partir du soleil et des rayons cosmiques.

L'ionisation de la haute atmosphère terrestre est mesuré en permanence dans le spectre du visible par l'observation du nombre de taches apparaissant quotidiennement sur le Soleil, le résultat de cette observation est relaté par le nombre Wolf (mesure subjective qui tient compte d'un facteur d'échelle approprié à l'observateur et à l'instrument utilisé : finalement très peu utilisée). Des mesures sont également effectuée en dehors de la bande du visible dans les bandes UV et X normalement absorbées par l'atmosphère terrestre. L'indication qui intéresse le radio-amateur et qui indique le degré d'ionisation de la haute atmosphère est la mesure du flux radioélectrique solaire Fs. Sa mesure directe est effectuée chaque jour à 17.00 UTC sur la bande 2.800 Mhz par l'observatoire d'Algonquin situé dans l'Ontario (cette indication moins subjective que le nombre de Wolf, est disponible quotidiennement auprès du WWV à partir de 18.18 UTC). F est exprimé en unité de flux : 10-22 Wm2 HZ-1. Elle peut varier de 65/66 dans les années où l'activité solaire est minimum (66 en juin 1986) jusqu'à plus de 300 unités lors d'un maximum de l'activité solaire (327 le 15 juin 1989).

Au dessus de l'ionosphère jusqu'au plus haut de l'atmosphère soit de 640 kilomètres jusqu'à 10.000 kilomètres on a l'exosphère. C'est la thermosphère externe, où l'atmosphère fusionne avec l'espace dans l'air extrêmement mince. Elle est composée d'atomes d'hydrogène, d'hélium et d'oxygène mais les particules raréfiées ne s'entrechoquent pratiquement plus et se comportent comme des corps indépendants soumis à la seule action de la gravité. C'est dans cette zone où il y a beaucoup de satellites qui gravitent autour de la Terre.