Question d'origine :
Bonjour,
pourriez-vous m'expliquer quels sont les paramètres responsables de la formation de la neige, de la grêle, ou de la pluie? Vent, température, préssion? Pourquoi grêle t il et ne neige t il pas? Par ailleurs, si le sel réduit la température de solidification de l'eau, existe t il d'autres substances produisant l'effet inverse, l'augmentation de cette température? Merci.
Réponse du Guichet
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Toute précipitation nécessite la condensation de la vapeur d'eau. Mais lorsque les gouttelettes d'eau des nuages ont assez grandi, elles deviennent trop lourdes pour être supportées dans le nuage ; elles se mettent donc à chuter vers la terre. Trois éléments déterminent la forme finale sous laquelle elle se présente : ce sont les courants aériens, la température et l'humidité.
Les précipitations peuvent tomber sous trois formes:
- Précipitation liquide: pluie et bruine
- Précipitation verglaçante: pluie verglaçante et bruine verglaçante
- Précipitation solide: neige, neige roulée, neige en grains, cristaux de glace, grésil et grêle.
Les fines gouttelettes d'eau qui se condensent sur les particules de poussière pour créer un nuage sont séparées par des distances relativement grandes, si on compare ces distances à la taille de gouttelettes. Etant donné qu'il en existe des milliards, on a l'impression que le nuage forme une masse compacte.
Plus les nuages montent vers des couches d'air plus froid, plus les gouttelettes grossissent et se rapprochent les unes des autres. (On parle ici de gouttelettes, mais on doit noter qu'il est fort possible que ce soient des cristaux. De toute façon, la technique est la même). Quand la taille de la gouttelette atteint la grosseur d'un point de ponctuation (bruine), elle ne peut plus flotter et elle commence à descendre lentement, de l'intérieur du nuage vers sa base. Lorsque la taille de la gouttelette de bruine dépasse quelque peu la grosseur d'un point, elle se met à tomber plus vite. En d'autres mots, le poids des gouttelettes entraîne leur chute. La température de la couche d'air à travers laquelle passent les gouttelettes étant supérieure à 0 degré et la température du sol étant aussi au-dessus de 0, alors c'est sous forme de pluie que ces gouttelettes se rendent au sol.
S'il n'y a pas de vent et si la turbulence est négligeable à l'intérieur du nuage, la gouttelette conservera sa taille et atteindra le sol sous forme de faible pluie. Comme les nuages se trouvent à une altitude où la température est basse, il arrive souvent que les gouttelettes soient congelées dans le nuage et qu'elles fondent pendant leur chute vers le sol. Si, par contre, il y a de forts courants descendants présents dans le nuage, on assiste à une forte averse de pluie en rafales qu'on appelle aussi "grain". (Une averse de 10 mm équivaut à 10 litres d'eau / m carrés.)
Si la taille d'une goutte de pluie est supérieure à celle d'un pois vert, elle sera brisée par la friction de l'air dans sa chute vers le sol. La vitesse maximale qu'une goutte de pluie peut atteindre en tombant est de 30 km/h. C'est également la friction de l'air qui empêche la goutte de tomber encore plus vite. [...]
A l'intérieur d'un cumulonimbus (nuage d'orage), de rapides courants ascendants et descendants déplacent de petits cristaux de glace verticalement dans un mouvement de va-et-vient. À chaque fois que le cristal rencontre des gouttelettes d'eau, celles-ci se congèlent et le cristal grossit en couches successives.
Au sommet du nuage, là où il fait le plus froid, c'est une couche de glace opaque qui s'agglomère très vite au petit grêlon. Ensuite le grêlon est poussé vers le bas du nuage (dans l'air chaud) où il fond un peu. Puis, il est repoussé vers le haut et la couche regèle lentement en laissant l'air s'échapper, ce qui lui donne un aspect transparent. La bille de glace finit par tomber à cause de son poids trop élevé. (La taille varie de celle d'un pois à celle d'une balle de baseball.)
La structure en "pelure d'oignon" d'un grêlon indique le nombre d'aller-retour au sein du nuage avant qu'il ne touche le sol. En général, la grêle atteint le sol à 160 km/h causant souvent de sérieux dommages puisque le grain de grêle est vraiment un glaçon depart et d'autre contrairement au grésil.
Il faut trois conditions pour qu'il neige:
- de la vapeur d'eau
- des températures très basses
- la présence d'infimes corpuscules voltigeant dans l'air (sable, fumée, cendres, ...)
En présence de nuages élevés, donc très froids, la vapeur d'eau contenue dans l'air se condense directement en cristaux de glace sur les particules présentes dans l'air. En présence d'un nuage très froid, et surtout si les couches d'air que traversent les cristaux dans leur cheminement jusqu'au sol sont inférieures à 0 degré, ceux-ci ne fondent pas en tombant jusqu'au sol, mais plutôt, s'agglutinent en formant tout autour d'eux des branches glacées appelées flocons. Les flocons de neige sont donc des amas de minuscules cristaux.
source : www.meteo.org, site d'Eve Christian, météorologue
Vous pouvez également consulter ces Questions Réponses déjà adressés au Guichet du Savoir :
- neige
- conditions pour qu'il neige
- nuage et bruit
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