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Combien pèse un nuage?

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Qui ne s’est pas posé la question, en levant les yeux au ciel, de savoir ce que pesait un nuage ? Vus depuis le sol, les petits cumulus semblent bien légers. Vus d’avion, les cumulonimbus sont déjà plus monumentaux mais leur texture s’apparente pourtant à du brouillard. Mais, constitués de milliards de gouttelettes d’eau et de glace, les nuages sont, en réalité, de...

Qui ne s’est pas posé la question, en levant les yeux au ciel, de savoir ce que pesait un nuage ? Vus depuis le sol, les petits cumulus semblent bien légers. Vus d’avion, les cumulonimbus sont déjà plus monumentaux mais leur texture s’apparente pourtant à du brouillard. Mais, constitués de milliards de gouttelettes d’eau et de glace, les nuages sont, en réalité, de véritables icebergs flottant au-dessus de nos têtes. Quels sont les principes qui maintiennent ces masses énormes en suspension ?



Le principe de formation des nuages est plutôt simple et renvoi au cycle de l’eau : sous l’effet de la chaleur du soleil, l’eau s’évapore et les végétaux transpirent (évapotranspiration). Cette humidité s’élève jusqu’à se refroidir, formant de microscopiques gouttelettes d’eau qui s’agglomèrent sur des particules (poussières, cendres, etc) : c’est la condensation, puis la congélation en cas de températures négatives (à noter que l’eau peut demeurer à l’état liquide au sein d’un nuage par des températures fortement négative : c’est la surfusion).

Un brouillard se forme ainsi, transporté par les mouvements de l’air et la température du milieu. En fonction de la vigueur des courants ascendants, un nuage plus ou moins élevé se forme. On distingue donc des nuages de plusieurs altitudes : les nuages bas (de la famille des Stratus), les nuages de l’étage moyen (entre 2000 et 7000 m d’altitude), de la famille des « Alto » ainsi que le Nimbostratus, masse nuageuse typique d’une perturbation qui occupe les deux premiers « étages » de la classification. Puis les nuages élevés (de 7000 m à environ 10 000 mètres selon la latitude, c’est à dire jusqu’au sommet de la Troposphère) : il s’agit de nuages de glace, d’aspect fibreux (Cirrus, et même " contrails ", les trainées de condensation des avions à réaction).
Enfin, notons la famille des nuages à développement vertical, en forme de champignons : leur base est parfois assez basse (dans l’étage inférieur) mais leur sommet culmine parfois entre 8000 et 13000 m (voire davantage en zone tropicale) : il s’agit des Cumulonimbus, nuages d’orage.



Une question de densité


Ces nuages ont donc un poids impressionnant en raison des quantités d’eau qu’ils contiennent (sous forme solide, gazeuse et liquide). L’ensemble est maintenu dans les basses couches de l’atmosphère en raison d’une densité plus faible que l’air environnant (une densité de 1,3 kg/m3 pour un nuage contre 1,7 kg/m3 pour l’air ambiant). Lorsque les gouttelettes s’agglomèrent ou congèlent, elles redescendent sous leur poids, formant une chute de pluie, de grêle ou de neige. Mais avant de tomber, ces gouttes restent en suspension, portées par les mouvements ascendants de l’air et maintenues en cohésion par l’électricité statique du nuage. C’est pourquoi des grêlons de plusieurs kg peuvent rester en l’air pendant un certain temps (parfois plus d’une heure dans les puissantes cellules orageuses).



De véritables icebergs au-dessus de nos têtes


En calculant la surface couverte par un nuage (de quelques dizaines de mètres pour un petit cumulus à plusieurs dizaines de kilomètres pour un foyer orageux) et son extension verticale, et connaissant la densité d’eau du nuage en question (de 0,5 g/m3 à 5 g/m3), il est aisé ensuite de calculer son poids, et de se rendre compte que ce sont parfois de véritables icebergs qui flottent au-dessus de nos têtes lorsqu’il s’agit des cumulonimbus. Si le brouillard ne pèse que quelques kg par m3, un cumulus pourra atteindre de 1000 à 2000 tonnes d’eau. Un cumulonimbus (nuage d’orage) de bonne taille pourra peser de 50 000 à 300 000 tonnes d’eau, pouvant atteindre 800 000 tonnes pour les plus gros. Lorsqu’ils forment un orage de taille classique, de 50 km2 par exemple, ils pourront peser 1 million de tonnes. Enfin, un orages multicellulaire (formé d’un amas de plusieurs cumulonimbus qui génèrent les gros orages d’été) pourra peser jusqu’à 25 millions de tonnes, soit l’équivalent d’un très gros iceberg de 200 m de long sur 75 m de hauteur au-dessus de la mer, ou encore « l’équivalent TNT » de la bombe atomique de Nagasaki.



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