Comment les nuages se forment-ils ?

Commençons par le commencement : qu’est-ce qu’un nuage ? Et bien il s’agit tout simplement de goutelettes d’eau en suspension dans l’air. Et la manière dont ces goutelettes se retrouvent là, c’est ce que nous allons voir tout de suite.

L’air que nous respirons contient de l’eau sous forme gazeuse, de la vapeur d’eau qui est complètement invisible. Et la première chose à savoir pour comprendre le mécanisme de formation des nuages est que la quantité de vapeur d’eau que peut contenir l’air dépend de sa température. Je m’explique : plus l’air est chaud, plus il peut contenir de vapeur d’eau. Prenons par exemple un mètre cube d’air à 20°C. Celui-ci peut contenir l’équivalent de 17g d’eau sous forme gazeuse. Si la température de ce même cube d’air était de 0°C, on ne pourrait y mettre que 5g d’eau.

En fait, plus sa température est elevée, plus l’air a une capacité à contenir de la vapeur d’eau. Et inversement.

Et là, vous me demandez : mais que se passe-t-il alors si on refroidit le cube de 20°C vers 0°C ? Que va devenir l’eau en trop ? Au bout d’un moment, la quantité de vapeur d’eau va être à la limite de ce que peut contenir l’air. Si on en met plus, ça déborde ! Un peu comme une éponge qui absorberait de l’eau jusqu’à une certaine limite. On ne peut pas en ajouter plus sans que ca coule. On appelle ça la saturation. L’air est alors saturé en eau comme l’éponge pourrait l’être.

Cette température de saturation de l’air sous laquelle la vapeur d’eau va devoir passer à l’état liquide s’appelle la « température de point de rosée ».

Si on continue à refroidir cet air arrivé en limite de vapeur d’eau qu’il peut contenir (à saturation donc), la vapeur d’eau en trop va tout simplement passer à l’état liquide. C’est un phénomène que l’on rencontre régulièrement dans la vie de tous les jours, par exemple en hiver à l’intérieur de votre voiture. De part votre présence, l’air à l’intérieur de la voiture va être plus chaud qu’à l’extérieur. Au contact des vitres (plus froides donc, je vous rappelle qu’on est en hiver) l’air va refroidir, atteindre ce seuil de saturation en vapeur d’eau, puis l’eau en trop va passer à l’état liquide (vous avez suivi ?). C’est ce qui crée la buée sur les vitres !

Ce phénomène de passage de l’eau de l’état gazeux à l’état liquide s’appelle la condensation. Donc si on diminue la température d’une masse d’air sous la température de point de rosée, la vapeur d’eau va condenser et passer à l’état liquide.

Quand on a compris ce phénomène physique on arrive facilement à se débarrasser de la buée : il suffit de chauffer le pare-brise en soufflant dessus de l’air chaud par exemple. De cette manière la température de l’air à proximité ne descendra pas sous la valeur de saturation et l’eau va rester sous forme gazeuse. Donc invisible.

Bon d’accord, mais quel rapport avec la formation des nuages ? Et bien c’est tout simplement le même phénomène qui se produit que dans votre voiture mais à une échelle plus grande. En sachant que plus on monte en altitude, plus il fait froid, prenons un cube d’air au niveau du sol et forcons-le à monter. Je suis sûr que vous voyez déjà où je veux en venir… Si la masse d’air refroidit suffisamment, l’excedent de vapeur d’eau va passer à l’état liquide, sous forme de goutelettes… Et nous avons un nuage !

Dans un prochain article, nous verrons quels sont les phénomènes qui forcent l’air à monter en altitude et à se refroidir. Pour une petite mise en bouche, citons le vent qui obligerait une masse d’air à s’élever sur un massif montagneux, ou le monde merveilleux de la convection que nous découvrirons ensemble…