L'Atmosphère Terrestre et le Modèle Standard ISA

A. Composition chimique et structure verticale

L'atmosphère terrestre est une enveloppe gazeuse maintenue autour du globe par l'attraction gravitationnelle :

• Composition de l'air sec : 78 % de diazote ($N_2$), 21 % de dioxygène ($O_2$), environ 1 % d’autres gaz (notamment argon et dioxyde de carbone $CO_2$) et une proportion variable de vapeur d'eau (de 0 à 4 % en volume), concentrée dans les basses couches.
• Structure thermique en quatre couches superposées :

1. Troposphère : du sol jusqu'à la tropopause. Renferme plus de 80 % de la masse atmosphérique totale et la quasi-totalité de la vapeur d'eau. Elle abrite la quasi-totalité des phénomènes météorologiques intéressant le vol léger.
2. Stratosphère : de la tropopause jusqu'à environ 50 km d'altitude. Caractérisée par une isothermie initiale puis un réchauffement continu dû à l'absorption du rayonnement ultraviolet par la couche d'ozone.
3. Mésosphère : de 50 à 85 km, avec un refroidissement marqué jusqu'à -90 °C.
4. Thermosphère : au-delà de 85 km.

B. Caractéristiques physiques de la tropopause

• Altitude standard conventionnelle OACI : fixée à 36 000 ft (11 000 m ou 11 km) dans le modèle ISA.
• Réalité géographique : son altitude varie selon la latitude et les saisons : environ 16 à 18 km à l'équateur (température au sommet : -80 °C) et seulement 8 à 9 km aux pôles (température au sommet : -45 °C).

C. L'Atmosphère Standard Internationale (ISA)

Modèle conventionnel de référence défini par l'OACI au niveau moyen de la mer (MSL) :

• Pression au niveau de la mer ($P_0$) : 1 013,25 hPa = 29,92 inHg = 760 mmHg.
• Température au niveau de la mer ($T_0$) : +15 °C (288,15 K).
• Masse volumique au niveau de la mer ($\rho_0$) : 1,225 kg/m³.
• Gradient thermique vertical standard dans la troposphère : décroissance régulière de -2 °C par tranche de 1 000 ft (-0,65 °C / 100 m) jusqu'à 36 000 ft, puis isotherme à -56,5 °C dans la basse stratosphère.
• Gradient barométrique vertical en basse couche : diminution de 1 hPa tous les 28 ft (environ 8,5 m).

Visualiser le modèle ISA

La courbe standard sert de référence aux instruments et aux calculs. Elle ne prédit pas la température réellement rencontrée.