LES METEORES

Les météores sont des phénomènes observés dans l'atmosphère ou sur la Terre. Ils comprennent les particules d'origine différentes présentes dans l'atmosphère, les phénomènes optiques et les phénomènes électriques, mais, avant de parler des météores, expliquons les plus connus d'entre eux: les précipitations ou hydrométéores.

Les précipitations peuvent être solides ou liquides :

Liquide: pluie, bruine.

Solide: Grêle, grésil, neige.

Quelles soient liquides ou solides les précipitations ont la même origine.

Explications:

L'air n'est pas parfaitement pur mais chargé de minuscules poussières d'origines diverses sur lesquelles vont se condenser de fines gouttelettes à l'intérieur des nuages d'environ 1/100 de millimètre. On appelle ces particules noyaux de condensation.

Ces noyaux peuvent être constitués par des grains de poussière, de sable, de suie, par des gaz résiduels de l'industrie ou de la combustion des cendres, des cristaux de sel provenant de l'évaporation de l'eau de mer, etc. Le nombre de ces noyaux est généralement très élevé et les particules de poussière sont particulièrement abondantes.

Lorsque la vapeur d'eau contenue dans l'atmosphère subit une baisse de température, elle se condense autour des noyaux de condensation, comparable au souffle de notre respiration sur une vitre froide.

 Formation de la pluie:

Pour qu’il pleuve, il  faut que les gouttes d’eau formées autour des noyaux puissent tomber. Pour cela elles doivent atteindre des dimensions suffisantes. Leur diamètre doit être au minimum de 1/10è de millimètre et ne pas dépasser 5 mm : cela représente jusqu’à un million de fois la quantité d’eau de la gouttelette d’origine !

Ce processus s’appelle « coalescence », du verbe latin coalescere (s’unir).

Il se produit par chocs : les gouttelettes formant les nuages sont ballottées violemment par les vents quand leurs trajectoires se croisent, elles se transforment, se fondent ensemble et donnent naissance à des gouttes plus grosses.

Lorsqu’elles atteignent un certain poids, elles tombent sous forme de pluie ou de cristaux de glace (grêle) qui se forme au milieu des nuages d’orage (cumulonimbus), à la suite d’un gros refroidissement lié à l'altitude. En effet, les cumulonimbus peuvent atteindre l'altitude de 12 milles mètres avec des courants ascendant très forts.

Si en tombant les grêlons traversent une couche d’air plus chaud, ils fondent et arrivent sur la terre sous forme de pluie.

Parfois les gouttes n'arrivent pas au sol mais sont aspirées par les courants ascendants des nuages.

Formation de la bruine :

La bruine est composée de très petites gouttelettes d'eau de diamètre compris entre 0,2 et 0,5 mm  qui tombent si lentement, qu'elles semblent en suspension dans l'air. Les stratus bas sont les nuages qui donnent naissance à la bruine. Les mouvements verticaux d'air à l'intérieur des stratus sont trop faibles pour permettre l'accroissement des gouttelettes. C'est pourquoi les gouttelettes sont si petites.

Formation de la neige:

La formation des cristaux de neige dans les nuages se fait en deux étapes, la naissance et la croissance.

 1/ Les cristaux de neige prennent naissance dans les nuages. Les gouttes d'eau en surfusion (eau à une température négative) rencontrent des germes de glace (particules de poussière ou gouttes gelées) pour ainsi donner les cristaux de glace.

 2/ La croissance s'effectue par transfert de vapeur (dans le nuage) vers les cristaux de glace. Les cristaux de glace se développent par cristallisation directe de la vapeur d'eau. Lorsque l'eau se cristallise en glace, le réseau formé est un réseau à symétrie hexagonale: c'est cette symétrie qui va déterminer la symétrie des flocons.

Entre -6 et -10°C la croissance des cristaux se fait dans l'axe de symétrie, on a des flocons de type aiguille ou colonne.

A -12°C la croissance des cristaux se fait dans le plan de l'hexagone, on a des flocons de type plaque.

Entre -13 et -18°C la croissance des cristaux se fait dans les directions de symétrie et forme des dendrites, on a des flocons de type étoile.

Lorsque la température est froide, les cristaux de neige tombent isolément, alors qu'ils sont plutôt enchevêtrés et gros lorsque la température est douce. A -1°C la proportion de neige est de 98%, à 0°C elle est de 93%, à 1° de 50% et à 2° de 30%.

Formation de la grêle :

 Le mécanisme de formation de la grêle est basé sur la différence de température entre les diverses couches de l’atmosphère. Un courant d’air entraîne en l’air des grains très fins de sable ou de poussière ; les plus gros retombent vite sur la terre, mais les plus petits continuent leur ascension. S’ils rencontrent un nuage, ils provoquent la condensation de gouttelettes d’eau sur leur surface (noyaux de condensation). C’est le premier pas vers la formation d’un grêlon.

Si, en effet, ces gouttes rencontrent en descendant une couche d’air froid et humide, elles tombent comme une pluie normale ; si c’est une couche d’air sec et chaud, elles s’évaporent au bout d’une brève chute. Mais, si elles rencontrent un nouveau courant ascendant, elles sont entraînées à une plus grande altitude.

Le grain de sable s’entoure alors de cristaux de glace microscopiques qui n’arrivent jamais sur terre à l’état solide; mais si le phénomène qui est à l’origine de leur formation se répète plusieurs fois, ils remontent en se chargeant à nouveau d’humidité congelée, qui augmente leur volume.

Chaque ascension les voit plus gros et plus lourds, jusqu’à ce qu’ils s’abattent sur la terre.

Formation du grésil :

Le grésil est une précipitation sous forme de petites sphères (boules) de glace translucide de 1 à 5 mm de diamètre. Ce type de précipitation se forme lorsqu'une couche d'air chaud surmonte une couche d'air froid près du sol. Les flocons de neige tombant dans la couche chaude fondent partiellement pour devenir des gouttes de pluie dont le centre est un flocon. Ces gouttes de pluie vont ensuite traverser la couche d'air froid près du sol. La partie de neige qui reste au centre des gouttes de pluie va agir comme noyau de congélation et les gouttes de pluie gèleront sous forme de petites boules glacées avant d'atteindre le sol.

Le grésil se forme dans les cumulonimbus et les cumulus congestus.

HYDROMETEORES: particules d'eau, liquides ou solides présentes dans l'atmosphère.

 Pluie: précipitation d'eau liquide formée de gouttes qui tombent d'un nuage. Le diamètre de la goutte est supérieur à 0.5 mm. Sa masse moyenne est de 0.07 g et la vitesse de chute de 3 m/s. Le diamètre maximum d'une goutte est de 6 mm (vitesse de 7 m/s). Elles ne peuvent pas être plus grandes car elles deviennent instables (des protubérances apparaissent sur la goutte et s'en détachent).

Pluie surfondue: les gouttes ont une température inférieure à 0°C. Elles se congèlent en touchant le sol ou les objets.

Bruine: Précipitation uniforme formée de fines gouttelettes d'eau d'un diamètre inférieur à 0.5 mm. Elles sont presque en suspension dans l'air; elles tombent de stratus ou de brouillard. Les quantités ne sont jamais importantes sauf le long des côtes ou dans les montagnes.

Bruine surfondue: les gouttelettes ont une température inférieure à 0°C. Elles se congèlent en touchant le sol ou les objets.

Rosée: dépôt sur les objets de gouttes d'eau provenant de la condensation directe de la vapeur d'eau contenue dans l'air ambiant. On peut différencier deux sortes de rosée - la rosée proprement dite (qui se forme sur des surfaces horizontales au sol ou tout près) et la buée (qui se forme sur des surfaces verticales).

Neige: précipitation solide en forme de cristaux hexagonaux non-ramifiés ou sous forme d'étoiles, de plaquettes… qui peuvent être isolés ou soudés pour former des flocons plus ou moins gros en fonction de la température. (Par températures supérieures à -10°C les cristaux sont soudés en flocons.) Comme il y a de l'air entre les cristaux ils ne sont pas transparents car la lumière se diffuse à l'intérieur et ils apparaissent blanc.

Neige en grains: précipitation solide formée de petits grains de glace à demi-transparents. Ils sont plus en suspension dans l'air qu'ils ne tombent (de stratus ou de brouillard). Ils sont de forme plate ou allongée d'une épaisseur inférieure à 1 mm. Les quantités ne sont jamais très abondantes, jamais sous forme d'averses. Les grains ne rebondissent pas en tombant, ne sont pas écrasables.  

Neige roulée: précipitation en forme de gros grains (jusqu'à 5mm) de forme conique. En tombant sur le sol ils rebondissent, sont facilement écrasables et se brisent. Ils tombent de Ns ou de Cb sous forme d'averses quant la température au sol est voisine de 0°C. Elle peut précéder la pluie ou la neige ou elle peut tomber avec elle.

Grêle: précipitation solide (glace) qui tombe d'un Cumulonimbus. Les grains sont supérieurs à 5 mm et atteignent quelques fois plusieurs centimètres. Le plus souvent ils ont la taille de noisettes. Ils sont transparents ou semi-opaques ou complètement opaques. Ils ont différentes formes (sphérique, conique ou complètement irrégulière).voir photo

Grésil:   précipitation solide (glace) qui tombe d'un Cumulonimbus. Le diamètre des grains est inférieur à 5 mm. Ils sont translucides, sphériques avec parfois des protubérances coniques. Ils ne sont pas écrasables et ils rebondissent en faisant du bruit.

Granules de glace: précipitation de glace transparente qui tombe des Altostratus ou de Nimbostratus (généralement), d'un diamètre en dessous de 5mm. Ils ont des formes sphériques ou irrégulières. Ne sont pas écrasables et ils rebondissent en faisant du bruit.

Poudrin de glace: petites particules de glace en forme d'aiguilles, de bâtonnets… qui semblent suspendues dans l'atmosphère. Il se forme à des températures en dessous de -10°C. Brille au soleil.

Gelée blanche: dépôt de glace sur les objets provenant de la sublimation directe de la vapeur d'eau (passage direct de la vapeur d'eau en glace) contenue dans l'air ambiant. On différencie la gelée blanche proprement dite et la buée blanche.

Givre: dépôt de glace provenant souvent de gouttes de brouillard en surfusion sur des objets dont la surface est à une température inférieure ou légèrement supérieure à 0°C. voir photo

Le givre mou: composé de fines aiguilles qui s'accrochent aux surfaces des objets exposés à un vent faible ou calme. Il se détache facilement.

 le givre dur: composé de granules de glace généralement blancs. Il se dépose à la surface des objets exposé à un vent au moins modéré. Il se forme entre -10°C et -2°C. Il se détache difficilement par raclage.

Le givre transparent: dépôt compact et lisse. il se dépose à la surface des objets exposés au vent. Il ne se détache pas des objets. Il faut le briser ou le faire fondre. Il se forme à des températures de -3 °C à 0°C.

Brouillard: ensemble de petites gouttelettes d'eau en suspension dans l'atmosphère réduisant la visibilité à moins de 1km.

Brume: comme pour le brouillard, mais la visibilité est réduite mais supérieure à 1km. voir photo

Brouillard givrant: petits cristaux de glace en suspension dans l'atmosphère réduisant la visibilité.

Chasse-neige: neige soulevée par le vent.

Chasse-neige basse: neige soulevée par le vent à faible hauteur au dessus du sol (2m max)

Chasse neige élevée: neige soulevée par le vent à des hauteurs assez importantes (au-dessus de 2 m)

Embruns: gouttelettes d'eau emportées par le vent de grandes surfaces d'eau (le plus souvent crêtes de vagues) à faible distance.

Verglas: dépôt de glace qui suit la congélation des gouttes de pluie ou de bruine lors de leur impact sur des objets dont la température est nettement inférieure à 0°C. Il est compact et lisse, généralement transparent, provenant de la congélation de gouttes de pluie ou de bruine surfondue sur des objets dont la surface est à une température inférieure ou légèrement supérieure à 0°C.

Trombe: tourbillon de vent violent qui apparaît à la base des Cumulonimbus sous forme de colonne nuageuse ou en forme d'entonnoir.

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LITHOMETEORES: météores solides et non aqueux. Ils sont en suspension dans l'atmosphère soulevés du sol par le vent.

Brume sèche: suspension dans l'air de particules invisibles à l'œil nu et sèches. Elles sont suffisamment nombreuses pour donner à l'air un aspect opalescent. Ce voile de poussière semble rougeâtre ou jaunâtre quand on regarde du côté du soleil alors qu'il semble bleuâtre sur un fond sombre. Symbole:

Brume de sable: suspension dans l'air de poussières ou de petits grains de sable qui ont été soulevés du sol par une tempête de poussière ou de sable.

Chasse-poussière ou chasse-sable: poussière ou sable soulevés du sol à des hauteurs faibles ou modérées par un vent suffisamment fort et turbulent.

Chasse-poussière basse ou chasse-sable basse: les particules sont soulevées à  faible hauteur au dessus du sol

Chasse-poussière élevée ou chasse-sable élevée:   les particules sont soulevées par le vent jusqu'à des hauteurs importantes.

Tempête de poussière ou tempête de sable: les grains de poussière ou de sable sont soulevés du sol par un vent fort et turbulent jusqu'à des grandes hauteurs.

Tourbillon de poussière ou tourbillon de sable: grains de poussière ou de sable soulevés du sol sous forme d'un tourbillon d'une hauteur variable (en général 1/2m; dans le désert 2 à 3 m). à axe sensiblement vertical et de faible diamètre.

Fumée: suspension dans l'air de particules provenant de combustions diverses.

PHOTOMETEORES: phénomènes lumineux dus à la réflexion, réfraction, diffraction ou interférence de la lumière sur les particules présentes dans l'atmosphère.

Halo: le halo peut apparaître autour du Soleil ou de la Lune. Il est dû à la réfraction ou la réflexion de la lumière sur des cristaux de glace dans l'atmosphère. Ces phénomènes ont la forme d'anneaux, d'arcs, de colonnes ou de foyers lumineux. Autour du Soleil les halos peuvent avoir certaines couleurs alors qu'autour de ka Lune les halos paraissent toujours blancs. Les halos les plus courant sont le petit halo, un anneau d'un rayon de 22° et le grand halo qui est un anneau d'un rayon de 46°. Chez ces deux halos, on retrouve le rouge à l'intérieur de l'anneau et le bleu à l'extérieur. La partie du ciel située à l'intérieur de l'anneau est plus sombre que le ciel à l'extérieur. voir photo

Couronne: anneaux colorés autour du Soleil ou de la Lune. Le plus souvent en on retrouve un seul. Le rayon de ces anneaux se situe entre 1°, 2° et jusqu'à 6°. Ce phénomène apparaît le plus souvent dans des Altocumulus. Il est dû à la diffraction de la lumière sur les particules des nuages.

Irisation: couleurs (généralement du bleu et/ ou du vert pâle) observées sur les bords des nuages (souvent des Altocumulus). Elles sont dues à la diffraction de la lumière.

Gloire: anneaux colorés qui apparaissent autour de l'ombre de l'observateur lui-même sur un nuage ou le brouillard. Ils sont dus à la diffraction de la lumière.  voir photo

Arc-en ciel: arcs concentriques dont les couleurs vont du violet au rouge. Ils apparaissent sur un fond de gouttes engendrés par la lumière. Dans l'arc-en-ciel principal la violet est à l'intérieur (rayon de 40°) et le rouge à l'extérieur (rayon de 42°). C'est le contraire dans le secondaire (rayons de respectivement 50° et 54°) qui est beaucoup moins lumineux.  Plus les gouttes d'eau sont grosses plus les couleurs sont nettes. Avec des gouttes supérieures à 1 mm toutes les couleurs sont visibles, brillantes et nettes. Avec des gouttes comprises entre 05 à 1 mm le rouge est très faible. Avec des gouttes de 0.5 mm il ne reste plus que le violet. Les gouttes plus petites donnent des arcs-en-ciel jaunâtres et blanchâtres.

L'arc-en ciel qui apparaît autour de la Lune est toujours blanc.

dans certains cas, on peut voir des arcs-en-ciel sur un lac ou sur la mer au-dessus desquels se trouve un nuage.  

Anneau de Bishop: phénomène lumineux qui apparaît sur des particules solides (après une éruption volcanique par exemple…). Il a la forme d'anneau, bleuâtre à l'intérieur et rouge à l'extérieur. Il est causé par la diffraction des rayons lumineux sur les particules.  

Mirages: phénomènes dus aux densités différentes des couches d'air que traversent les rayons lumineux.  Deux cas peuvent se produire:

-       Sur un sol surchauffé un objet éloigné devient visible, mais en image inversée, comme s'il se réfléchissait sur une étendue d'eau. C'est le mirage des déserts (le même phénomène se produit sur les routes goudronnées) voir photo

-       Sur un sol plus froid que l'air, l'image de l'objet paraît au-dessus de l'objet vu directement. De tels mirages s'observent souvent en montagne ou au-dessus de la mer. C'est ainsi que l'on peut voir des objets situés en dessous de l'horizon.

ELECTROMETEORES: manifestation de l'électricité atmosphérique sous forme de lumières ou de bruits.

Orage: décharges brusques d'électricité atmosphérique accompagné de phénomènes lumineux et de bruits.

Eclair: phénomène lumineux qui apparaît lors de décharges d'électricité atmosphérique. On peut classer les éclairs en trois groupes:

Foudre: c'est une décharge au sol (l'éclair éclate entre les nuages et le sol).

Eclairs en nappe: les éclairs éclatent à l'intérieur des nuages. .

Tonnerre: bruit qui accompagne l'éclair

Feu de Saint-Elme: décharge électrique lumineuse qui provient d'objets élevés (mâts, paratonnerre…)

Aurore polaire: phénomènes lumineux apparaissant dans les hautes couches de l'atmosphère (à plus de 60km; mésosphère ou thermosphère). Ils ont la forme d'arcs, de bandes ou de rideaux… Les aurores sont fréquentes aux hautes latitudes car les vents solaires sont faits prisonniers autour des pôles magnétiques. voir photo