← Tous les thèmes
💧
L'eau dans l'air
Le secret des nuages et de la pluie.
Pression de vapeur saturante et Clausius-Clapeyron
Derrière la simple idée que l'air chaud contient plus d'eau se cache une thermodynamique précise, qui gouverne la formation des nuages et l'intensité des pluies.
Pression de vapeur et saturation
La vapeur d'eau, mélangée aux autres gaz de l'air, exerce sa propre pression partielle, c'est-à-dire la part de la pression totale qui lui revient. La pression de vapeur saturante est la valeur maximale que cette pression peut atteindre à une température donnée : elle ne dépend que de la température. Dès que la pression de vapeur atteint cette limite, l'air est saturé et l'excédent se condense.
La loi de Clausius-Clapeyron
La loi de Clausius-Clapeyron décrit comment la pression de vapeur saturante augmente avec la température : de l'ordre de 7 % par degré. Autrement dit, un air plus chaud peut contenir beaucoup plus de vapeur. C'est pourquoi un climat qui se réchauffe accroît le potentiel de pluies intenses.
Noyaux de condensation et sursaturation
Dans un air parfaitement pur, la vapeur peut dépasser la saturation sans condenser : on parle de sursaturation. En réalité, elle se condense sur de minuscules particules en suspension, les noyaux de condensation, comme les aérosols, les poussières ou les sels marins. Sans eux, pas de gouttelettes.
💡 Environ 7 % de capacité en vapeur d'eau en plus par degré : la clé pour comprendre l'intensification des fortes pluies.
Mesurer l'humidité : les bonnes grandeurs
Humide ne veut rien dire sans préciser quelle grandeur on mesure. Les météorologues en distinguent plusieurs, aux usages complémentaires.
Rapport de mélange, humidité spécifique, humidité relative
Le rapport de mélange est la masse de vapeur rapportée à la masse d'air sec ; l'humidité spécifique la rapporte à l'air total. Ces deux grandeurs ne changent pas quand l'air se réchauffe sans gagner ni perdre de vapeur. L'humidité relative, elle, est le rapport de la pression de vapeur à la pression saturante, en pourcentage : elle dépend donc autant de la vapeur présente que de la température. C'est pourquoi elle chute quand l'air se réchauffe, même sans perte d'eau.
Le point de rosée
Le point de rosée est la température à laquelle l'air, refroidi à pression constante, atteindrait la saturation. Contrairement à l'humidité relative, il est conservatif : il reflète directement la quantité de vapeur, indépendamment de la température. Un faible écart entre température et point de rosée signale un air proche de la saturation, donc un risque de brouillard ou de nuages bas.
Le thermomètre mouillé
Le psychromètre compare un thermomètre sec et un thermomètre dont le capteur est enveloppé d'une mèche humide. L'évaporation refroidit ce dernier : l'écart entre les deux permet de calculer l'humidité. La température du thermomètre mouillé sert aussi à prévoir la limite pluie-neige et à évaluer le stress thermique en cas de forte chaleur humide.
💡 Le point de rosée mesure mieux combien d'eau contient l'air que l'humidité relative, qui varie avec la seule température.
Chaleur latente et changements d'état
Les changements d'état de l'eau échangent d'énormes quantités d'énergie. Cette énergie cachée est l'un des principaux moteurs de l'atmosphère.
Les chaleurs latentes
La chaleur latente est l'énergie échangée lors d'un changement d'état, sans que la température ne change. Faire passer l'eau de liquide à vapeur exige beaucoup d'énergie, environ 2,5 mégajoules par kilogramme : c'est la chaleur latente de vaporisation. Cette énergie est absorbée lors de l'évaporation et de la fusion, refroidissant l'environnement, et restituée lors de la condensation et de la congélation, le réchauffant.
Le moteur caché de l'atmosphère
L'évaporation à la surface stocke de l'énergie dans la vapeur ; en montant, cette vapeur condense dans les nuages et libère sa chaleur latente en altitude. Ce transport d'énergie de la surface vers la hauteur alimente les orages et les cyclones tropicaux, de véritables machines à chaleur latente : c'est cette énergie restituée dans les ascendances qui les rend si violents.
Sublimation et dépôt
L'eau peut passer directement du solide au gaz, c'est la sublimation, ou du gaz au solide, c'est le dépôt. Le dépôt forme le givre et les cristaux de glace des nuages froids ; la sublimation fait disparaître la neige même sans dégel, quand l'air très sec l'évapore directement.
💡 La condensation restitue l'énergie qui alimente orages et cyclones : la vapeur d'eau est un véritable carburant atmosphérique.
Créez un compte pour jouer
Le quiz et le classement sont réservés aux membres. Connectez-vous ou créez un compte gratuit pour tester vos connaissances et entrer au classement.
Se connecter ou créer un compte
