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Nuages (composition)
Un nuage est la combinaison d’un grand nombre de petites gouttelettes d’eau ou de cristaux de glace, ou un mélange des deux. Il n’est jamais en contact avec la surface terrestre, sans quoi on parlerait de brouillard.
On trouve beaucoup de gaz dans l’air, dont la vapeur d’eau qui est un gaz invisible. Lorsque l’air est saturé en vapeur d’eau, l’excès de vapeur d’eau se condense en minuscules gouttelettes d’eau. Le nuage devient alors visible. Lorsqu’on connait des températures très basses de congélation, il est également possible que la vapeur d’eau se condense directement en cristaux de glace. C’est un phénomène qu’on appelle condensation solide. Cela se produit par exemple dans les nuages de type cirrus.
Lors du processus de condensation, la vapeur d’eau se dépose autour de noyaux de condensation. Ces noyaux sont toujours présents dans l’air, dans une proportion plus ou moins grande : particules d’argile ou de sable, cristaux de sel (eau de mer), pollen, suie… Pour que des cristaux de glace se forment sur base des gouttelettes, il doit y avoir présence de noyaux de congélation. Les noyaux de congélation, par exemple des particules de sable, sont beaucoup plus grands que les noyaux de condensation mais ils sont nettement moins nombreux.
Il est remarquable que les toutes petites gouttelettes de nuages ne congèlent pas rapidement à des températures négatives, et restent liquides : elles sont surfondues. Les cristaux de glace n’apparaissent qu’à partir de -12° à -15°C et dès -20°C, la plupart des gouttelettes en surfusion disparaissent. A partir de -40°C, les nuages sont toujours composés de cristaux de glace (comme dans les cirrus).
Voici les couches d’un nuage bas, et d'un cumulus (flèche rouge). Dans cet exemple, les températures à la base du nuage sont encore positives (gouttelettes). Alors que le haut dans le nuage, on se trouve dans des températures négatives et il y a grande présence de gouttelettes en surfusion (points blancs). A partir de -20°C, la dominance est aux cristaux de glace. Dans des situations instables, les cumulus peuvent connaître beaucoup de mouvements verticaux (flèche rouge). Cela explique pourquoi on peut encore trouver des gouttelettes en surfusion très haut dans le nuage.
