Paris, lundi 17 juin 2013, 11h00 du matin. Dans les bureaux, toutes les lumières sont allumées. Dehors, la nuit est revenue comme si la Terre s'était mise à tourner à l'envers. Le ciel est noir et il tombe des cordes. Les images satellites montrent une énorme tache blanche «sur le quart nord-ouest de la France», comme disent les météorologues.
Source: Météo France
Pas d'éclipse du soleil annoncée. Il faut donc chercher ailleurs ce qui cause cette nuit en plein jour. Bien sûr, il y a les nuages. On se doute qu'ils sont responsables... Mais comment peuvent-ils obscurcir le ciel à ce point?
Le phénomène est simple, contrairement à bon nombre de situations météorologiques. Les nuages sont constitués de fines goutelettes d'eau avec, parfois, des cristaux de glace. Le tout reste en suspension dans l'air. Cet air contient toujours de l'eau. On en mesure le taux avec le degré d'hygrométrie. Lorsqu'elle est invisible, cette eau est sous sa forme gazeuse. Ensuite, tout dépend de la température et de la pression.
L’eau, qui est un corps absolument extraordinaire, peut en effet se présenter sous trois formes différentes dans les conditions atmosphériques terrestres: gaz, liquide ou solide. Un diagramme bien connu montre les conditions de passage d’un état à l’autre (changement de phase). Dans l’air, au dessus de nos têtes, ces trois phases se succèdent.
Par beau temps (si l’on se souvient encore de ce que cela signifie…), l’eau est gazeuse. On ne la voit pas. Un changement de pression et de température peut conduire au passage sous la forme liquide. De fines gouttelettes se forment alors par condensation. Ce sont les nuages. Si leur densité dépasse un certain seuil, ces gouttelettes deviennent trop lourdes et tombent. Il pleut.
Si la température en altitude baisse, les gouttelettes gèlent et tombent sous la forme de grêle ou de neige.
Image radar des précipitations - Source: Météo France
Ainsi, les nuages se forment spontanément dans le ciel dès que l’eau se condense. Chaque gouttelette agit alors comme un filtre complexe (diffraction, réflexion, interférences). En entrant dans l’eau, la lumière change de direction (indice de réfraction différent de celui de l’air). De plus, elle est réfléchie en partie par la surface extérieure de la goutte. Ainsi, seule une fraction de la lumière incidente passe à travers la gouttelette pour atteindre le sol.
Plus le nombre de gouttes est important entre le soleil et nous, c'est-à-dire plus le nuage est épais, moins la quantité de lumière échappant au filtrage par les gouttelettes est grande. Plus la couverture nuageuse est épaisse, plus il fait nuit sur Terre…
Par chance, les différences de température provoquent des courants dans l’atmosphère qui chassent les nuages et libèrent la lumière du soleil. Le temps d’écrire ce billet et il fait, de nouveau, à peu près jour sur Paris…
M.A.
