Constitution
des nuages
Les nuages sont constitués
de très petites gouttelettes d'eau ou de cristaux de glace (1 à
100 microns de diamètre). Ces éléments sont dus à
la condensation obtenue notamment par détente de la vapeur invisible
toujours contenue dans l'atmosphère autour de minuscules impuretés
appelées noyaux de condensation (cristaux de sel marin, pollens,
produits polluants).
Les gouttelettes et
cristaux ont une vie dans le nuage; ils peuvent s'évaporer et se
reformer. Leur vitesse de chute, de l'ordre du millimètre par seconde,
est imperceptible au sein de l'agitation de l'air nuageux. La quantité
d'eau condensée est faible, de l'ordre du gramme par mètre
cube d'air, et ne représente qu'une faible partie de l'eau atmosphérique,
le reste étant constitué par la vapeur d'eau présente
dans le nuage.
Ces quantités
ne peuvent paraître considérables qu'en prenant en compte
les importantes extensions verticales et surtout horizontales des nuages.
Les précipitations
Sauf dans des cas exceptionnels
comme ceux des nuages de grande dimension verticale (cumulonimbus
développés) le nuage ne se vide pas pour donner de la
pluie ou de la neige. Il doit être alimenté en vapeur d'eau
susceptible de se condenser par des courants aériens appropriés,
et il joue seulement le rôle de "catalyseur" de la transformation
de cette vapeur en neige ou en pluie. La coexistence dans le nuage de
cris taux de glace et de gouttelettes d'eau surfondues (sous forme liquide
à des températures de -10 à -30 ) joue un rôle
essentiel dans le mécanisme.
La grêle résulte,
au sein des cumulonimbus,
du brassage continuel des gouttes d'eau vers le bas puis vers le haut
du nuage, sous l'action de courants verticaux violents pouvant atteindre
10 à 30 m/s. En se chargeant continuellement de nouvelles gouttes
d'eau, parfois surfondues et dont la congélation peut n'être
que partielle, les grêlons parviennent à atteindre une
taille et un poids considérables et n'ont pas le temps de fondre
avant de toucher le sol. Exceptionnellement le diamètre des grêlons
peut atteindre 6 cm. On a déjà observé des grêlons
de 1 kg.
Ces gouttes tombent
plus rapidement et grossissent par coalescence, c'est-à-dire par
rencontre. Les vitesses de chute de très grosses gouttes peuvent
atteindre 8 m/s. La goutte possède alors sa dimension maximale.
Elle se déforme et se brise alors en gouttelettes plus petites qui
grossissent à leur tour.
Aspect des nuages
L'aspect d'un nuage,
c'est-à-dire sa forme, sa texture, sa transparence, son opacité,
ses couleurs, dépend:
d'une part, de la
nature et de la densité de ses constituants. Les contours tranchés
indiquent en général la présence de gros éléments,
la transparence est l'indice d'un contenu en matière condensée
faible; I'opacité caractérise l'épaisseur du nuage,
une structure fibreuse et diaphane est le fait de fins cristaux de glace.
d'autre part, de la
configuration des mouvements atmosphériques au sein du nuage, qui
eux-mêmes sont tributaires de la stabilité de l'atmosphère.
Une atmosphère
stable ne permet que des mouvements horizontaux, les formes nuageuses sont
étalées; une atmosphère instable autorise les mouvements
verticaux qui entraînent les formes globulaires.
et enfin de l'éclairage
auquel le nuage est soumis: éclairage direct par un soleil plus
ou moins bas sur l'horizon, éclairage diffusé par d'autres
éléments nuageux, diffusion de l'air atmosphérique
ou réflexion sélective du sol. Les positions relatives de
l'observateur, du nuage et des sources éclairantes ont un rôle
essentiel.
La coloration des
nuages ne dépend pas de propriétés spécifiques
des éléments du nuage. Les colorations cuivrées sont
dues à des éclairages dépouillés des radiations
absorbées par la diffusion atmosphérique; les teintes bleutées
sont dues au contraire, soit à un éclairage diffusé,
soit, pour les nuages lointains, à la contribution de la lumière
reçue par diffusion de la tranche d'atmosphère située
entre l'observateur et le nuage.
Les
10 genres de nuages
Bien que les nuages
soient en perpétuelle évolution, on a pu définir un
nombre limité de formes caractéristiques permettant de les
classer en différents groupes. La classification des nuages exposée
dans "l'Atlas International des Nuages" est basée sur l'existence
de dix groupes principaux, appelés ''genres'', qui s'excluent mutuellement
mais comportent des subdivisions en ''espèces'' et en ''variétés'',
parfois communes d'un genre à l'autre.
Chacun des divers
processus de formation imprime des formes propres et se trouve ainsi indirectement
pris en considération dans la classification. Il en est de même
pour l'altitude.
L'altitude d'un genre
nuageux est fortement influencée par la structure thermique de l'atmosphère.
Elle varie donc avec la latitude, la saison, la situation météorologique
et même l'heure de la journée, mais l'étagement relatif
des différents genres est immuable.
Les nuages les plus
élevés, qui occupent l'étage supérieur de
la troposphère sont constitués de cristaux de glace (préfixe:
Cirr ou Cirro) et comprennent les genres Cirrus,
Cirrocumulus et Cirrostratus.
Ceux de l'étage
moyen (préfixe: Alto), généralement constitués
de gouttelettes d'eau, parfois de cristaux de glace, comprennent les
Altocumulus
et Altostratus, et le Nimbostratus.
L'Altostratus peut pénétrer
dans l'étage supérieur; le Nimbostratus
déborde généralement dans les étages supérieur
et inférieur.
A l'étage inférieur,
on trouve les genres Stratocumulus
et Stratus, nuages bas.
Deux genres, enfin,
les Cumulus et Cumulonimbus,
nuages d'instabilité, qui ont généralement leur
base dans l'étage inférieur, peuvent s'étendre
à travers les deux autres étages. Ils se présentent
en éléments séparés, ayant l'aspect de monceaux,
de montagnes ou de tours dont l'extension verticale peut être
comparable à l'extension horizontale.
La majeure partie de
la masse de ces nuages est constituée de gouttelettes d'eau,
tandis que la partie supérieure des Cumulonimbus
et de certains Cumulus, qui
peut atteindre 8 à 13 km d'altitude et parfois bien davantage
(15 à 20 km dans les régions tropicales) est formée
de cristaux de glace.
Les divers genres
de nuages comportent des espèces et des variétés qui
correspondent à des particularités ou à des aspects
caractéristiques: fibratus (fibreux), undulatus (d'aspect ondulé),
opacus (opaque) etc...
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