Lettre de Kasuku  N°6

 Qu'y-a-t-il dans un nuage ?

             A l’intérieur d’un nuage, c’est le brouillard !

Lorsque vous êtes dans un brouillard épais, vous êtes en réalité dans un nuage !  Un nuage est donc constitué d’une myriade de gouttelettes d’eau ou de cristaux de glace (si la température est très basse) en suspension dans l'air.  Ces gouttelettes sont de très petite taille. Leur diamètre est de l’ordre du centième de millimètre.

Comment les gouttelettes prennent-elles naissance ?

La condition primordiale est que, dans l’atmosphère, le point de rosée soit atteint ou, autrement dit, que le degré de saturation de l’eau dans l’air soit atteint. Mais cela n’est pas suffisant. Il faut encore que l’air renferme des poussières très fines (il y en a toujours) qui sont nécessaires et jouent le rôle de noyaux de condensation.

Les réacteurs émettent de la vapeur d'eau et des particules fines produites par la combustion du Kérosène. Ces dernières constituent des noyaux de condensation très efficaces pour provoquer la formation des gouttelettes qui provoquent les traînées nuageuses qui accompagnent  les avions sur leur passage.

Quel est le poids d'un nuage ?

La masse des gouttelettes d’eau à l’intérieur d’un nuage peut varier entre 0.5 à 5 grammes d’eau par mètre cube. Un gros nuage d’orage qui aurait à la base 2 km sur 2 km et mesurerait 8’000 mètres de haut peut contenir entre 50’000 et 150’000 tonnes d’eau sous forme de gouttelettes, sans tenir compte de la masse énorme de l’eau encore sous forme de vapeur.

Le poids des gouttelettes contenues dans ce nuage d'orage peut atteindre entre 50'000 à 150'000 tonnes

Pourquoi un nuage ne tombe-il pas ?

La vitesse de chute d’une goutte d'eau dans l'air dépend de sa taille. Plus elle est petite, plus elle tombe lentement. Cela s’explique par le fait que le poids d’une goutte dépend du cube de son rayon alors que sa surface externe ne dépend que du carré du rayon. La vitesse de la chute est provoquée par la masse de la goutte mais c'est le frottement de l’air qui ralentit sa chute. En diminuant de taille, le poids de la goutte diminue beaucoup plus vite que sa surface et la résistance de l'air augmente beaucoup plus vite que l'attraction que subit cette goutte vers le bas. Donc plus la goutte est petite, plus elle "tombe" lentement. Par ailleurs les nuages sont le théâtre de courants ascendants qui contrent la tendance des gouttelettes de descendre.

Mais elles peuvent grossir et générer la pluie.

Tant que l’air est saturé, les fines gouttelettes font office de noyau de condensation et la vapeur d’eau va continuer à se condenser sur elles. Leur diamètre va augmenter, amplifié par la coalescence de petites gouttes en plus grosses gouttes. Leur vitesse de chute va s'amplifier. Lorsqu'elles sont assez volumineuses, elles tombent beaucoup plus rapidement et elles deviennent alors des gouttes de pluie !

L’énergie a son mot à dire

En s’évaporant, la transpiration prélève sur votre peau les calories nécessaires à son évaporation. C'est ce qui vous rafraîchit. L’évaporation de l'eau ne peut pas se faire sans apport d’énergie. Il faut environ 0.63 kWh pour faire passer un litre d’eau à l’état de vapeur ou, si on préfère, 540 kCal. 

Pour passer à l’état de vapeur dans l’air, l’eau a prélevé la chaleur nécessaire à son évaporation dans son environnement : mer chaude, végétation réchauffée par le soleil. En fin de compte, c'est le soleil qui a fourni l'énergie nécessaire à l'évaporation de l'eau.

En se condensant en gouttelettes au sein d’un nuage, la vapeur d’eau restitue cette énergie à son environnement sous forme de chaleur. Ce dégagement de chaleur va accélérer les courants ascendants au sein même du nuage. 

C'est, là aussi, la source de l'énergie colossale qui entretient la vigueur des cyclones tropicaux. A l'intérieur d'un puissant cyclone, l'énergie apportée par la chaleur de condensation équivaut à l'explosion d'une bombe atomique toutes les 20 minutes !

Un cyclone tropical puise son énergie de la chaleur de condensation de l'air humide en gouttelettes

A ce propos, pour les mêmes raisons, on remarque aussi qu'au moment de la formation de la rosée, au petit matin, on enregistre une légère élévation de la température de l'air due justement à la chaleur de condensation

Pour en savoir un peu plus :  https://kasuku.ch/presque-tout-sur-le-climat/