1. Modes vibrationnels et rayonnement infrarouge:
* forme pliée du CO2: La molécule de dioxyde de carbone (O =C =O) est linéaire, avec l'atome de carbone au centre et deux atomes d'oxygène de chaque côté.
* Modes vibrationnels: Cette structure linéaire permet au CO2 de vibrer de manière spécifique, comme un ressort. Ces vibrations incluent:
* Stretch symétrique: Les deux atomes d'oxygène s'éloignent simultanément de l'atome de carbone.
* Stretch asymétrique: Un atome d'oxygène se déplace vers l'atome de carbone tandis que l'autre s'éloigne.
* flexion: La molécule se penche d'avant en arrière.
* Absorption infrarouge: Lorsque le rayonnement infrarouge (IR) (un type de rayonnement électromagnétique) frappe une molécule de CO2, il peut correspondre aux niveaux d'énergie de ces modes de vibration. Cela signifie que la molécule de CO2 absorbe le rayonnement IR.
* toutes les molécules n'absorbent pas IR: D'autres gaz atmosphériques, comme l'azote (N2) et l'oxygène (O2), ont des structures plus simples et leurs modes vibratoires ne correspondent pas aux énergies du rayonnement IR. Ils sont principalement transparents pour IR.
2. L'effet de serre:
* Chaleur de piégeage: Lorsque le CO2 absorbe le rayonnement IR, il vibre. Cette vibration convertit finalement l'énergie absorbée en rayonnement IR, mais elle est rayonnée dans toutes les directions. Une partie de cette énergie réévaluée revient vers la surface de la Terre, contribuant à l'effet de serre.
* Effet de serre amélioré: Des niveaux accrus de CO2 dans l'atmosphère signifient que davantage de rayonnement IR sont absorbés, conduisant à un effet de réchauffement. C'est la principale cause du changement climatique.
Point clé: Les modes vibrationnels spécifiques de CO2, déterminés par sa structure moléculaire linéaire, lui permettent d'absorber et de réémettre le rayonnement IR, piégeant efficacement la chaleur dans l'atmosphère.
Autres gaz à effet de serre:
D'autres gaz à effet de serre, comme le méthane (CH4), l'oxyde nitreux (N2O) et la vapeur d'eau (H2O), ont également des structures moléculaires qui leur permettent d'absorber et d'émettre un rayonnement IR, contribuant à l'effet de serre. Cependant, chaque gaz a un «potentiel de réchauffement climatique» différent en fonction de son efficacité dans le piégeage de la chaleur et de sa durée de vie atmosphérique.
