Pourquoi la Terre n'est-elle pas une boule gelée à −18 °C ?

La Terre n'est pas gelée parce que quelques gaz de l'air agissent comme une couverture à sens unique. La lumière du Soleil les traverse et réchauffe le sol. Le sol chaud émet alors sa propre chaleur sous forme de rayonnement infrarouge invisible, et c'est ce rayonnement que les gaz à effet de serre, comme la vapeur d'eau et le dioxyde de carbone, absorbent. Ils retiennent la chaleur au lieu de la laisser filer vers l'espace. Sans cet effet de serre, la surface de la Terre afficherait en moyenne environ −18 °C. Avec lui, la moyenne tourne autour de 15 °C : un bonus de 33 °C qui garde les océans liquides et rend la vie possible.

Le plus étonnant, c'est le peu de gaz qu'il faut. L'azote et l'oxygène forment 99 % de l'air sec, et la chaleur les traverse sans encombre. Le physicien John Tyndall, premier à mesurer à partir de 1859 comment les gaz absorbent l'infrarouge, a découvert que l'effet venait d'une toute petite fraction de l'atmosphère : surtout la vapeur d'eau, avec un rôle important du dioxyde de carbone.

Le nom est un peu trompeur. Une vraie serre reste chaude surtout parce que ses vitres empêchent l'air chaud de s'en aller. L'atmosphère fait autre chose : elle ralentit le rayonnement de la chaleur vers l'espace. Le mot « serre » ne s'est imposé qu'en 1901, des décennies après que Joseph Fourier a décrit l'idée en 1824.

L'effet de serre n'est ni bon ni mauvais en soi : c'est grâce à lui que la Terre est habitable. Le problème, c'est que brûler des combustibles ajoute de ces gaz et épaissit la couverture : les scientifiques parlent d'effet de serre additionnel.