La condensation

La vapeur d'eau est constituée de molécules extrêmement petites qui sont toujours en mouvement et s'entrechoquent. Tantque la vitesse des molécules est assez grande, celles-ci rebondis-sent; mais, si la vitesse diminue suffisamment, les molécules nerebondissent plus et finissent par se coller l'une à l'autre. On ditqu'elles se condensent et forment une gouttelette.

Qu'est-ce qui réduit la vitesse des molécules et entraîne lacondensation? C'est le refroidessement de l'air, et le refroidisse-ment produit la saturation de l'air en vapeur d'eau. en d'autresmots, on dit que la pression de la vapeur d'eau atteint le point derosée. On comprend qu'il ne puisse y avoir place indéfinimentpour de la vapeur d'eau. Quand vous prenez une douche dans une salle de bain, une buée se produit partout à un moment donné, c'est-à-dire au point de rosée.

Qu'est-ce qui provoque le refroidissement? C'est l'expansiondu gaz. Quand une masse d'air chaud rencontre un front d'airfroid, cette masse peut être soulevée par le front froid. En s'éle-vant, elle subit moins de pression, elle s'étend donc; en prenantde l'expansion, elle refroidit, le point de rosée s'abaisse, la con-densation se produit et le nuage se forme. Le phénomène est lemême quand le vent pousse une masse d'air chaud sur un flancde montagne; cette masse s'élève et un nuage se forme au som-met de la montagne.

On dit que, pour chaque 1,000 pides d'altitude, l'air refroiditde 5.4°F. A mesure que l'air refroidit, sa capacité de contenir de lavapeur est réduite. Il ne reste alors qu'une solution pour la vapeurd'eau: c'est la condensation ou la formation d'un nuage.

En sens inverse, si l'air se réchauffe, le nuage se dissipe en vapeur d'eau.

Qu'est-ce que le nuage?

La vapeur d'eau divient visible quand elle se condense engouttelettes ou en cristaux de glace. Le nuage que l'on voit estdonc formé d'un nombre incroyable de gouttelettes extrêmementfines. Ces gouttelettes sont de l'ordre de 25 millièmes de millimè-tre! Elles sont si légères qu'elles se maintiennent dans l'air et l'in-fluence de la gravité est pratiquement nulle; elles sont, d'ailleurs,soutenues par la masse d'air ascendant qui en a causé la forma-tion.

Cependant, pour que la gouttelette ou le cristal se forme, ilfaut un agent extérieur qui provoque cette formation. Quand lavapeur d'eau rencontre un objet froid: bocal, plante, paroi, etc.,elle se refroidit, les molécules diminuent de vitesse et les goutte-lettes se forment au contact de l'objet.

Mais, dans l'atmosphère, quel est cet agent provocateur?C'est une poussière quelconque qui joue le rôle de noyau de con-densation. Cette poussière ou noyau permet aux molécules devapeur d'eau de s'agglomérer et de former une gouttelette.

La poussière dans l'air

Quoi, alors? C'est une bénédiction que l'air soit pollué? Biensûr! Si l'air était absolument pur, nous n'aurions pas de nuages; sans nuages, pas de pluie.

Mais l'air pur n'existe pas. L'air que nous respirons véhiculenormalement une infinité de poussières de toutes sortes et il nefaut pas s'en alarmer, jusqu'à une certaine limite de poussières,évidemment.

Il y a des particules solides de différentes grosseurs, depuisles extrêmement petites de 0,001 micron de rayon jusqu'à desgrosses de 1.0 micron. D'où proviennent-elles? D'une foule desources: poussières de volcans, fumée, mines, usines, sable sou-levé par le vent, érosion des montagnes, pollen et spores desplantes, usure des chemins et des pneus, sel de la mer, etc.

Ces poussières sont beaucoup plus nombreuses qu'on ne l'i-magine: on en compte normalement de 1,000 à 10,000 par centi-mètre cube parmi les plus fines. Chacune de ces poussières est

susceptible de devenir un noyau de condensation d'une goutte- lette, la masse de gouttelettes forme un nuage si la condensation se produit haut dans le ciel; si elle se produit à proximité du soi ou de la mer, nous avons de la brume ou du brouillard.

Sortes de nuages

Une masse de vapeur ou de fumée dans l'air libre, ça ne devrait pas affecter une forme particulière. Les masses de nuage dans le ciel prennent pourtant des formes variées qui, tout en étant apparemment capricieuses, semblent assez constantes.

Les hommes de science classent les nuages d'après leur ap- parence, d'après leur forme et selon l'altitude où ils se tiennent dans l'atmosphère. On distingue:

a) les nuages des hautes altitudes: à plus de 20,000 pieds (environ 6 km); formés de cristaux de glace;

b) les nuages d'altitude moyenne: entre 6,500 et 20,000 pieds (entre 2 et 6 km); formés surtout de gouttelettes;

c) les nuages des basses altitudes: de 0 à 6,500 pieds (moins de 2 km); ordinairement liquides;

d) les nuages verticaux, qui sont développés dans le sens de la hauteur: on tient compte alors de la base et du sommet; les nuages horizontaux, qui se développent horizontalement: pour ces derniers, on ne tient compte que du niveau de la base. Ils sont formés de gouttelettes et de cristaux, selon l'altitude.

Si nous considérons l'aspect des nuages, nous distinguons quatre types:

1 .le type stratus, qui présente une base uniforme, une masse horizontale sans caractéristique; 2. le type cumulus, dont la base est bien définie et la masse en forme de paquet d'ouate; 3.. le type nimbus, qui a la forme d'un énorme sac noir gonflé d'eau; 4. le type cirrus, espèce de voile délicat, fibreux, effiloché.

Apportons quelques précisions. Le stratus est un nuage de basse altitude, voile uniforme et gris, relativement mince, qui peut laisser voir le disque flou du soleil. C'est un nuage de mauvais temps.

Le cumulus est un nuage de formation verticale, aux con- tours nets, d'un blanc éclatant au sommet, comme une masse dense de vapeur en suspension dans l'air. Chaque élément de cu- mulus correspond à une colonne d'air ascendant. C'est le nuage des beaux ciels bleus d'été et d'hiver. Il n'a pas de hauteur bien précise; l'altitude moyenne de la base est à 1,500 pieds et plus au- dessus du soi.

Le nimbus, nuage de pluie au de neige, rase le sol ou ne dé- passe pas 1,600 pieds d'altitude, masse épaisse et noire, prête à se déverser sur nos tètes.

Le cirrus est une beauté des hautes altitudes, étalée entre 20,000 et 40,000 pieds; on dirait un voile blanc à demi transpa-rent, une espèce de gaze qui a battu longtemps au vent et qui est tout effilochée; l'extrémité des lambeaux est souvent recourbée vers le haut. Ils affectent aussi la disposition de longs rayons con- vergeant vers l'horizon. Ce sont des cristaux de glace, extrême- ment légers. Cette merveille est un prélude de mauvais temps.

Un casse-têteS'il n'y avait que ces types de nuages, ce serait trop simple. En réalité, ces types se combinent souvent l'un à l'autre et nous

avons de quoi nous amuser.

Le cirrostratus brouille le ciel d'un voile fin et blanchâtre à travers lequel le soleil ou la lune paraît assez nettement en for- mant un halo, beaucoup plus grand que la simple couronne de l'altostratus. Il annonce une précipitation prochaine. Il est formé de cristaux de glace, à 20,000 - 40,000 pieds.

Le cirrocumulus présente des groupes ou des rangs de peti- tes balles blanches avec ou sans ombres légères, comme les ri- des d'une plage; il est également formé de cristaux dans les hau- tes altitudes. C'est un autre précurseur de mauvais temps.

L'altostratus forme un voile gris ou bleuâtre, très épais, qui couvre le ciel entier. On soupçonne le soleil ou la lune au travers de ce verre dépoli, car il forme une couronne autour d'eux, annonce d'une nuit ou d'une journée de pluie. Il évolue en nim- bostratus ou en altocumulus. C'est un nuage d'altitude moyenne, de 6,500 à 20,000 pieds. L'altocumulus est fait de bancs de lamelles de nuages en rangées ou en rouleaux qui ne suivent pas toujours la même di- rection et présentent des bords irisés. C'est le ciel pommelé des beaux couchers de soleil. C'est un autre nuage d'altitude moyenne.

Le stratocurnulus forme un ensemble de masses rondes avec des ombres très prononcées, en rangs ou en rouleaux, à di- rectibns différentes. Il laisse passer le bleu du ciel par endroits. Nuage propre à la haute pression atmosphérique en hiver et de basse altitude. Il peut amener une légère précipitation.

Le nimbostratus est simplement une couche basse, uni- forme et grise, légèrement illuminée par l'intérieur. C'est le nuage des précipitations fines et de durée. Il peut avoir 15,000 pieds d'épaisseur. Souvent, il déverse des traînées de pluie ou de neige(des virga), qui peuvent se perdre en descendant.

Enfin, le cumulonlrnbus: imposante masse verticale aux for- mes changeantes, montagne énorme dont le sommet forme une espèce d'enclume fibreuse faite de cristaux de glace dans les hautes altitudes, quand il atteint la zone appelée tropopause où l'air ascendant cesse d'être plus chaud que l'air ambiant. On a constaté que le sommet d'un cumulonimbus pouvait atteindre 70,000 pieds! Imaginez la force du courant d'air pour atteindre un tel sommet: un avion qui y pénètre peut voir ses ailes déchirées comme du papier. C'est l'aboutisserftnt fréquent du cumulus qui continue de grossir sous l'influence d'une masse d'air sans cesse ascendant. C'est donc le nuage des grosses averses et des ora- ges électriques.

Voilà les principales combinaisons de types de nuages. Si tu veux essayer de prévoir le temps en observant les nuages, tu dois te familiariser avec ces notions; la meilleure façon de le faire, c'est d'observer souvent les nuages, et le meilleur endroit pour obser- ver les nuages, c'est à la campagne et du haut d'une colline, non entre les gratte-ciel d'une ville...

Le système nuageuxL'observation répétée l'apprendra que les nuages, en dépit des apparences, se suivent dans un ordre précis: c'est ce qu'on appelle le système nuageux. Le secret de la prévision du temps se trouve dans le système nuageux. Le secret de la prévision du temps se trouve dans le système nuageux.

Un système nuageux est composé d'une succession déter- minée de nuages qui comporte une tête, un corps et une traîne. Le système avance avec le cirrus précurseur en tête, le cumulus et l'altostratus. Puis, c'est le nimbostratus et le nimbus qui se dé- versent sous un voile de stratus élevé. Pour terminer, une traîne de cumulonimbus avec pluie intermittente et éclaircies.

La nébulositéNébulosité est un terme souvent employé en météo. Nébulo- sité croissante, dit-on dans les prévisions du temps. Qu'est-ce que la nébulosité? C'est l'obscurcissement du ciel par les nuages ou le rapport qui existe entre la surface du ciel couverte par les nuages et la surface totale au-dessus d'une région. La variation de la nébulosité devient une clé précieuse pour ceux qui veulent faire les pronostics du temps.

En voilà assez pour mieux comprendre les nuages. Le phénomène de la précipitation en eau ou en neige, intimement dépendant des nuages, pourra faire l'objet d'un autre feuillet.

Observation et recherche1 . Observe les nuages aussi fréquemment que possible, essaie de les identifier et de les classer. 2. Observe la direction des nuages de la façon suivante. in-dique sur le sol les quatre points cardinaux aussi exacte- ment que possible. Repère: l'ombre du soleil à midi s'al- longe en direction du Nord. Ensuite, place un grand miroir à plat sur le sol, au centre des quatre points cardinaux. Observe dans le miroir la marche des nuages et tu sauras dans quelle direction ils se déplacent. Si tu répètes sou-vent cette observation, tu auras des surprises. 3. Exerce-toi à calculer la nébulosité du ciel. Divise le ciel en 10 sections et exprime la nébulosité en pourcentage. 4. Un beau jour de soleil et de ciel bleu, couché sur le dos dans un champ ou à l'aide du miroir, observe la naissance d'un petit nuage blanc ou la dissipation de petits nuages déjà formés: c'est une étude fort intéressante et pas- sionnante, car tu ne verras pas deux fois exactement la même chose. Si tu es poète, tu verras des êtres fantasti- ques apparaître, se poursuivre, se transformer, disparaî- tre.

5. Observe des couchers de soleil, vois comment le soleil peut éclairer encore des nuages très élevés, alors que les nuages les plus bas sont déjà sombres. 6. Quel effet ressent un avion qui traverse une série de cu- mulus isolés? Pourquoi? 7. Comment expliques-tu la formation de la traînée de va- peur blanche derrière un avion qui vole très haut? 8. Comment expliques-tu la présence d'un petit cumulusblanc au-dessus d'un îlot dans la mer? 9. Quelle est la différence de position des couleurs dans le halo et la couronne?

Expériences 1. Prends une bouteille bien sèche, insuffle ton haleine dans la bouteille à plusieurs reprises et bouche la bouteille: une buée s'est formée sur la paroi intérieure. Pourquoi? Place la bouteille au chaud, par exemple au soleil: la buée dis-paraît. Pourquoi? Où est rendue la vapeur d'eau? Remets la bouteille au froid: que se passe-t-il? Pourquoi? Quelle relation vois-tu en tout cela avec la formation du nuage?

2. Enveloppe une tranche de pain dans une feuille de Saran Wrap et mets-la au réfrigérateur: une buée se forme à l'intérieur du papier. Pourquoi? D'où vient-elle? Quelle re- lation vois-tu avec la formation du nuage dans le ciel?

3. Le nuage qui paraît et disparaît.Procure-toi un gros pot d'un gallon avec large ouverture. Verses-y une demi-tasse d'eau. Taille un morceau de caoutchouc qui servira à fermer le bocal et tiens prêt un bout de ficelle. Place le morceau de caoutchouc sur le pot et attends une quinzaine de minutes, jusqu'à ce que le pourcentage d'humidité relative dans le bocal soit près de 100%. Introduis un peu de fumée à l'aide d'une cigarette ou d'une allumette que tu frottes et éteins. Prends garde de chasser l'humidité en introduisant la fumée. Replace le caoutchouc et fixe-le solidement autour du goulot, à l'aide de la ficelle. Tâche de pincer le caout- chouc au centre, enfonce-le profondément dans le bocal et maintiens la pression pendant une quinzaine de secon- des. Puis, relâche brusquement la pression et tire le caoutchouc vers le haut. Uri nuage se dissipe. Répète l'opération à volonté. Peux-tu expliquer la formation et la disparition du nuage?

Bibilographie Perrier, Raymond. La formation des nuages. Le Jeune Scientifi- que, 1965-66, vol. 4, pp. 60-65. Perrier, Raymond. Les divers types de nuages. Le Jeune Scientifi- que 1965-66, Vol. 4, pp. 84-90. Drotjin, André. Effet météorologique de l'humidité: les nuages. Tour d'horizon, 1962-63, vol. VI, pp.55-56. Drouin, André. Les nuages et leur conséquence, les précipita-tions. Tour d'horizon 1962-63, vol VI, p. 75. Schneider, Herman. Quel temps fera-t-il demain?

Dollarcl Senécal, S.J.

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©Les Éditions des Jeunes Naturalistes 1973 Dépôt légal - Quatrième trimestre 1973 Bibliothèque nationale du Québec Bibliothèque nationale d'Ottawa

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