Observations of the Earth's atmosphere: Introductory remarks

The Earth is surrounded by a layer of relatively thin gas, the mass of which is mainly concentrated in the first kilometres. With an exponential decrease of the density of the atmosphere as a function of altitude, 99.9% of this mass is located in the first 50 km. In addition, the composition of major species is homogeneous up to about 85 km, contrarily to what happens beyond. This is the homosphere. This layer of atmosphere, considered in this special issue, is also that which we breathe and which we unfortunately often pollute. All this justifies considering it as of vital importance, in the most basic sense of the word. However, in studying it, it is not possible to ignore what is happening beyond, from where comes, in particular, solar radiation, just as we cannot ignore what happens below the continents and the oceans, where solar radiation is absorbed, diffused and re-emitted to the top by the Earth's surface as infrared radiation. We must therefore keep in mind what are the layers that surround the homosphere, the importance of observing them and also give some examples of possible interactions which may exist with the surrounding layers; these are the objectives of these introductory remarks. Another general consideration must be made here, concerning the problems, which have existed until the middle of the 20th century, of how to observe the atmosphere in situ at all the altitudes. However, since then, the development of engineering involving balloons, rockets, aircrafts and artificial satellites has revolutionized our knowledge of this observational atmosphere; this is the second message of these remarks.

RésuméLa Terre est entourée d’une couche de gaz relativement mince dont l’essentiel de la masse se trouve dans les premiers kilomètres. Avec une décroissance exponentielle de la densité de l’atmosphère, 99,9 % de cette masse se trouve dans les 50 premiers kilomètres. Par ailleurs, la composition des gaz majoritaires est homogène jusque vers 85 km, contrairement à ce qui se passe au-delà. C’est l’homosphère. Cette couche d’atmosphère étudiée dans ce fascicule thématique est aussi celle que nous respirons et que nous polluons souvent malheureusement. Tout cela justifie de la considérer comme un tout d’une importance vitale au sens le plus élémentaire du terme. Cependant, pour l’étudier, on ne peut pour autant ignorer ce qui se passe au-dessus d’où nous vient notamment le rayonnement solaire, comme on ne peut ignorer non plus ce qui se passe au-dessous, les continents et les océans, où ce rayonnement solaire est absorbé, diffusé et re-émis sous forme de rayonnement infrarouge par la surface terrestre. Il faut donc avoir présent à l’esprit ce que sont les couches qui entourent l’homosphère, l’importance de les observer aussi et donner quelques illustrations des interactions possibles pouvant exister avec ces couches environnantes, tel est l’objectif de ces remarques introductives. Une autre considération générale concerne les difficultés qu’il y a toujours eu à observer l’atmosphère de manière in situ et à toutes les altitudes et cela jusque vers le milieu du xxe siècle. Mais alors, le développement de l’ingénierie des ballons, des fusées, des avions, puis des satellites artificiels, a bouleversé notre connaissance observationnelle de cette couche atmosphérique, tel est le second message de ces remarques.