Nuages et particules

Bases

L'eau dans l'atmosphère

L'eau est la seule substance qui existe naturellement sous trois formes: liquide (les océans, les lacs, les rivières...),  solide (les icebergs, la neige...) et gazeuse (la vapeur d'eau).

Dans l'atmosphère, il n'y a pas que de l'air; il y a aussi de la vapeur d'eau, qui est invisible et qui n'a pas d'odeur. Dans l'atmosphère, l'eau représente seulement 0,001% de toute l'eau qu'il y a sur la Terre. Mais elle joue un rôle important pour le climat.

Nous allons voir à quoi sert l'eau dans l'atmosphère et de quoi sont composés les nuages.

Quand vous buvez de l'eau, elle est liquide; on dit qu'elle est à l'état liquide. Quand vous croquez dans un glaçon, vos dents se rendent compte qu'elle est à l'état solide. Mais l'eau peut aussi être à l'état gazeux, c'est à dire que les molécules d'eau "flottent" dans l'air. On appelle cela aussi la vapeur d'eau ou l'humidité.

On parle d'évaporation lorsque l'eau passe lentement de l'état liquide à l'état gazeux (sinon c'est une vaporisation par ébullition). C'est ce qui se passe quand votre linge sèche, ou quand vous vous servez d'un sèche-cheveux: vos cheveux étaient mouillées, ils deviennent secs. L'eau a disparu!? Non, en fait elle est toujours dans la salle de bain, mais dans l'air. A cause de la température élevée du sèche-cheveux, l'eau liquide est devenue vapeur, elle s'est évaporée.

La Condensation est le processus inverse: c'est quand la vapeur d'eau se transforme en eau liquide. Après un bon bain chaud, la salle de bain est pleine de vapeur. Cette vapeur condense sur le miroir de la salle de bain qui est froid, et retourne à l'état liquide: c'est pour ça que vous voyez des gouttes sur le miroir.

Malheureusement, vous ne pourrez jamais marcher sur un nuage puisque c'est seulement de l'eau dans l'air: les nuages sont le résultat de la transformation de vapeur d'eau contenue dans l'air en gouttes d'eau liquide ou en petits cristaux, assez légers pour flotter dans l'air.

Quand de l'air contenant de la vapeur d'eau se refroidit jusqu'à la saturation, alors la vapeur d'eau condense pour former de minuscules gouttes d'eau, que l'on voit sous forme de nuages. Autrement dit, quand la température diminue, la saturation correspond au moment où la condensation a lieu et que l'eau vapeur se transforme en liquide. Nous allons voir ensuite la formation des nuages.
Pour former des nuages, la vapeur d'eau a besoin de toutes petites particules qui sont dans l'atmosphère, aussi appelées noyaux de condensation.

On appelle précipitation l'eau qui tombe des nuages: cela peut être de la pluie, de la neige, de la grêle...

Dans certains nuages, il y a des collisions entre toutes les petites gouttelettes d'eau, qui ainsi s'agglomèrent pour former de plus grosses gouttes. Quand ces gouttes deviennent de plus en plus grosses (leur volume est multiplié par plus d'un million), elles deviennent trop lourdes pour pouvoir flotter dans l'air, et finissent par donner de la pluie.

Lorsque la température de l'atmosphère est inférieure à zéro, les nuages sont constitués de cristaux de glace. Au voisinage de ces cristaux, on peut trouver des gouttes d'eau surfondue (cela veut dire que l'eau reste liquide, malgré des températures inférieures à zéro). Ces gouttelettes peuvent s'évaporer et déposer de l'eau sur les cristaux, qui grossissent. Quand les cristaux tombent, ils peuvent aussi se percuter et grossir encore. Quand les cristaux sont trop lourds pour pouvoir rester en l'air, ils tomberont au sol. Cela donnera de la neige, ou de la pluie si les cristaux fondent avant d'arriver au niveau du sol.

3. Cristaux de glace (© Rasmussen and Libbrecht , Y. Furukawa, www.snowcrystals.com)

Le cycle de l'eau

Nous buvons aujourd'hui la même eau que celle que les dinosaures ont bu! L'eau sur notre planète suit un cycle continuel.

Vous savez maintenant que lorsque l'eau s'évapore, la vapeur s'élève, et condense pour former des nuages. Les nuages se déplacent au dessus de la terre, et les précipitations font retomber l'eau. Cette eau remplit les lacs, les fleuves, les rivières, et retourne jusqu'aux océans où elle va de nouveau s'évaporer et recommencer ce cycle. 11% de l'eau va s'infiltrer dans le sol. Dans ce cycle de l'eau, il ne faut pas non plus oublier l'évapotranspiration: lorsque les plantes absorbent l'eau contenue dans le sol, l'eau monte des racines jusqu'aux feuilles, où là aussi elle va pouvoir s'évaporer.

Auteur: Justine Gourdeau LaMP Clermont ferrand/France
Relecteur scientifique: Dr Karine Sellegri, LaMP, France.
date de création: 21-11-2003. Dernière version: 13.05.2004.