Douglas Wesley, météorologue principal du Programme coopératif de Météorologie Opérationnelle, d’éducation et de formation (COMET) de la University Corporation for Atmospheric Research, explique:
Image: RON HOLLE, University of Illinois Cloud Catalogue
NUAGES FLOTTANTS.Les particules d’eau et de glace dans les nuages que nous voyons sont tout simplement trop petites pour ressentir les effets de la gravité. En conséquence, les nuages semblent flotter dans l’air.
Les nuages sont composés principalement de petites gouttelettes d’eau et, s’il fait assez froid, de cristaux de glace. La grande majorité des nuages que vous voyez contiennent des gouttelettes et / ou des cristaux trop petits pour avoir une vitesse de chute appréciable. Ainsi, les particules continuent de flotter avec l’air environnant. Pour une analogie plus proche du sol, pensez à de minuscules particules de poussière qui, vues contre un puits de lumière solaire, semblent flotter dans l’air.
En effet, la distance entre le centre d’une gouttelette d’eau typique et son bord – son rayon – varie de quelques microns (millièmes de millimètre) à quelques dizaines de microns (les cristaux de glace sont souvent un peu plus gros). Et la vitesse à laquelle un objet tombe est liée à sa masse et à sa surface why c’est pourquoi une plume tombe plus lentement qu’un caillou de même poids. Pour les particules grossièrement sphériques, la masse est proportionnelle au rayon au cube (r3) ; la surface orientée vers le bas d’une telle particule est proportionnelle au rayon au carré (r2). Ainsi, à mesure qu’une minuscule gouttelette d’eau se développe, sa masse devient plus importante que sa forme et la gouttelette tombe plus rapidement. Même une grosse gouttelette ayant un rayon de 100 microns a une vitesse de chute d’environ 27 centimètres par seconde (cm / s). Et comme les cristaux de glace ont des formes plus irrégulières, leurs vitesses de chute sont relativement plus petites.
Les mouvements verticaux ascendants, ou courants ascendants, dans l’atmosphère contribuent également à l’apparition flottante des nuages en compensant les faibles vitesses de chute de leurs particules constitutives. Les nuages se forment généralement, survivent et se développent dans l’air qui se déplace vers le haut. L’air qui monte se dilate à mesure que la pression diminue, et cette expansion dans de l’air plus mince et à haute altitude provoque un refroidissement. Un refroidissement suffisant finit par condenser la vapeur d’eau, ce qui contribue à la survie et à la croissance des nuages. Les nuages stratiformes (ceux qui produisent de la pluie régulière) se forment généralement dans un environnement avec un mouvement ascendant généralisé mais faible (disons quelques cm / s); les nuages convectifs (ceux qui provoquent des averses et des orages) sont associés à des courants ascendants dépassant quelques mètres par seconde. Dans les deux cas, cependant, l’ascension atmosphérique est suffisante pour annuler les faibles vitesses de chute des particules nuageuses.
Une autre façon d’illustrer la relative légèreté des nuages est de comparer la masse totale d’un nuage à la masse de l’air dans lequel il réside. Considérons un petit nuage hypothétique mais typique à une altitude de 10 000 pieds, comprenant un kilomètre cube et ayant une teneur en eau liquide de 1,0 gramme par mètre cube. La masse totale des particules nuageuses est d’environ 1 million de kilogrammes, ce qui équivaut à peu près au poids de 500 automobiles. Mais la masse totale de l’air dans ce même kilomètre cube est d’environ 1 milliard de kilogrammes– 1 000 fois plus lourd que le liquide!
Ainsi, même si les nuages typiques contiennent beaucoup d’eau, cette eau est étalée sur des kilomètres sous la forme de minuscules gouttelettes d’eau ou de cristaux, qui sont si petits que l’effet de la gravité sur eux est négligeable. Ainsi, de notre point de vue sur le sol, les nuages semblent flotter dans le ciel.
Réponse posté le 31 mai 1999
