Vous êtes-vous déjà demandé pourquoi les nuages restent en altitude et descendent sur les flancs des montagnes ou des collines pendant la saison des pluies ? Lorsque la saison des pluies arrive, les nuages peuvent même descendre jusqu'aux flancs des montagnes ou des collines avant de remonter. Pourquoi les nuages descendent-ils et qu'est-ce qui les fait remonter ?
Massa Jenis
Pour comprendre cela, il faut d'abord comprendre la notion de densité . La densité est le rapport de la masse au volume, exprimé mathématiquement par l'équation ρ = m / V, où ρ représente la densité, m la masse et V le volume. Par exemple, si la masse est de 1 kg et le volume de 1 m³, alors la densité est de 1/1 = 1 kg/m³ . Si la masse est de 1 kg et le volume de 2 m³ , alors la densité est de 1/2 = 0,5 kg/m³ . De même, si la masse est de 1 kg et le volume de 4 m³, alors la densité est de 1/4 = 0,25 kg/m³ . On peut en conclure que si le volume augmente tandis que la masse reste constante, alors la densité diminue.
Par ailleurs, si la masse est de 4 kg et le volume de 1 m³ , la densité est de 4/1 = 4 kg/m³ . Si la masse est de 2 kg et le volume de 1 m³ , la densité est de 2/1 = 2 kg/m³ . De même, si la masse est de 1 kg et le volume de 1 m³ , la densité est de 1/1 = 1 kg/m³ . On peut en conclure que si le volume reste constant tandis que la masse diminue, la densité diminue également.
Dilatation et pression
Avez-vous déjà vu de la fumée d'un incendie ? En l'absence de vent, la fumée a tendance à monter. Sa température élevée (chaleur) provoque son expansion. Cette expansion augmente son volume et diminue sa densité.
La densité de la fumée étant inférieure à celle de l'air ambiant, celle-ci est poussée vers le haut par l'air environnant. Cette poussée est due à une différence de pression. La fumée monte jusqu'à s'immobiliser dans un espace où la densité de l'air est égale à la sienne. Les densités étant égales, il n'y a plus de différence de pression.
Force gravitationnelle
Plus on s'élève au-dessus de la surface de la Terre, plus la force gravitationnelle qui s'exerce sur ce lieu est faible. Par conséquent, plus on se rapproche de la surface terrestre, plus la quantité d'air est importante, et inversement. À volume égal, la masse d'air en altitude est inférieure à celle près de la surface. Le volume restant constant tandis que la masse diminue, la densité de l'air diminue également. Ainsi, plus on s'élève au-dessus de la surface de la Terre, plus la densité de l'air est faible.
Les nuages se situent à une altitude où leur densité est identique à celle de l'air environnant.
Pendant la saison des pluies, les nuages peuvent descendre sur les pentes des montagnes ou les flancs des collines car leur densité est supérieure à celle de l'air ambiant. Cette augmentation de densité peut être due à une augmentation de la masse des nuages liée à la présence de vapeur d'eau, ou à une diminution de leur volume due à une baisse de leur température. La chute des nuages dans l'air est comparable à celle d'une pierre dans l'eau, la densité de la pierre étant supérieure à celle de l'eau.
À proximité d'un versant montagneux ou d'une colline, la densité d'un nuage est identique à celle de l'air ambiant. Les nuages remontent si leur densité devient inférieure à celle de l'air environnant. Les variations de densité des nuages ou de l'air sont dues à des variations de masse ou de volume. Le volume varie en fonction de la température, comme expliqué dans la section consacrée à la dilatation. La masse varie quant à elle en fonction de la teneur en vapeur d'eau.
Pour approfondir vos connaissances, veuillez étudier les concepts de flottabilité , de suspension et de submersion. Ces phénomènes peuvent se produire dans des fluides comme l'eau et l'air.
