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En fonction du temps, nous pouvons voir une variété de nuages dans le ciel, y compris de gros nuages, de petits nuages, des nuages gris et des nuages blancs. Comme les nuages sont constitués de molécules d’eau, ils devraient être assez lourds. Pourtant, ils continuent à voler au-dessus de nous et à rester dans le ciel. Pourquoi cela se produit-il ?
Qu’est-ce qu’un nuage ?
Le cycle de l’eau comprend les trois processus critiques que sont l’évaporation, la condensation et les précipitations. Lorsque l’air humide s’élève et se refroidit par un mécanisme quelconque, il se condense en nuages. Les nuages sont considérés comme des hydrométéores (météores aqueux), consistant en une suspension de vapeur d’eau dans l’atmosphère.
Il est important de préciser que les nuages sont constitués de gouttelettes d’eau et/ou de cristaux de glace ainsi que de vapeur d’eau. Les gouttelettes et les cristaux sont en suspension dans l’air en raison de leurs différences de taille, de forme et de poids.
Lorsque les nuages sont noirs ou gris, c’est le signe qu’un orage approche. Cela se produit parce qu’ils deviennent trop épais et denses et que la lumière du soleil ne peut pas les pénétrer. Lorsqu’ils ne sont pas denses, ils apparaissent complètement blancs car ils diffusent toute la lumière visible, ce qui leur donne la couleur blanche qui les caractérise.
Les météorologues s’intéressent à la structure et à l’évolution de ces nuages car le type de nuages qui se forment dans le ciel a un effet important sur le temps.
Comment les nuages sont-ils créés ?
La condensation, processus par lequel la vapeur d’eau passe de l’état de gaz à celui de liquide ou de solide, provoque la formation d’un nuage. Une baisse de la température et une augmentation de l’humidité absolue de l’air sont les deux facteurs à l’origine de ce phénomène. Ces deux éléments sont souvent présents simultanément.
L’augmentation des masses d’air et leur déplacement horizontal expliquent la diminution de la température (advection). Il s’agit de l’air chaud au-dessus de la surface froide de la Terre. De nombreux facteurs provoquent l’élévation des masses d’air : la convection, le relief, les cyclones et le développement des fronts atmosphériques.
La chaleur est transférée à l’air lorsque la surface de la Terre est extrêmement chauffée par les rayons du soleil. La convection se produit lorsque l’air chaud s’élève rapidement jusqu’à une altitude où il commence à se refroidir. Il contient de la vapeur d’eau. La température à laquelle la vapeur d’eau atteint son point de saturation et commence à se condenser est appelée point de rosée.
La limite inférieure du nuage résultant, également appelée niveau de condensation, est la hauteur à laquelle commence le processus de transformation de la vapeur d’eau en gouttes de rosée. Dans ce cas, l’air chaud s’élève encore du sol. Lorsqu’il passe une barrière inférieure, la condensation a lieu plus haut. En conséquence, le nuage s’élève. Sa limite supérieure, appelée niveau de convection libre, est généralement imperceptible.
La convergence des masses d’air chaud et froid conduit à la formation d’un front atmosphérique. Dans ce scénario, les nuages peuvent se développer à la fois au-dessus du front chaud et du front froid. Au-dessus du front chaud, le développement des nuages est plus intense.
Pourquoi les nuages flottent-ils dans le ciel ?
Les nuages sont constitués de minuscules gouttelettes d’eau qui, selon les lois de la gravité, devraient tomber au sol. Au lieu de cela, elles restent en l’air. La taille des gouttelettes d’eau qui composent un nuage est la clé de sa flottabilité. Si un objet est suffisamment fin et léger, son poids n’est plus un problème en raison de la résistance de l’air, et il tombe beaucoup plus lentement.
Techniquement, ils sont toujours tirés par la gravité, mais ces particules de poussière sont si légères que même les plus petits courants d’air suffisent à les soulever dans les airs. En fait, les nuages tombent d’environ un centimètre par seconde, mais peuvent remonter avec un léger vent venant du bas. Ils mettent également un certain temps à se stabiliser une fois en l’air.
En outre, des cristaux de glace se forment souvent lorsque les minuscules gouttelettes d’eau qui composent les nuages gèlent. Au lieu d’être une boule ronde comme une goutte d’eau, ces cristaux de glace prennent des formes différentes. La surface par unité de masse est beaucoup plus grande en raison de leur forme irrégulière.
Un autre environnement où les nuages peuvent se former est celui des courants ascendants (l’air s’élève et se déplace dans la zone de basse pression). Les minuscules gouttelettes ou cristaux de glace sont maintenus en altitude par le mouvement ascendant de l’air.