Introduction
Comment les nuages se forment-ils dans le ciel ?
A partir d'une expérience simple vous allez pouvoir comprendre ce qu'il se passe !- Matériel et outils
Étape 1 - Préparer la bouteille
Verse de l’eau dans la bouteille, secoue la bouteille et vide l’eau, ceci afin d’avoir des gouttelettes sur les parois.
Referme rapidement la bouteille.
Étape 2 - Pression - Décompression
Comprime le plus possible la bouteille.
Tu peux la presser entre tes main ou même marcher dessus.
Relâche la bouteille.
Que vois-tu sur les parois ?
Étape 3 - Parfois un léger nuage sort
Ouvre la bouteille et appuie doucement dessus.
Qu'est ce qui sort de la bouteille ?
Tu peux ,noter que parfois (mais toujours) il y y a un, petit nuage de brouillards qui sort de la bouteille.
Sur un fond noir, avec de la lumière, c'est encore plus visible !
Étape 4 - Et maintenant : le gros nuage !
Comme lors des étapes précédente, ouvre la bouteille et verse de l’eau dans la bouteille, secoue la bouteille et vide l’eau.
Craque ensuite une allumette, éteins-la et jette-la immédiatement dans la bouteille, puis ferme rapidement la bouteille.
Il faut qu'il y ait un tout petit peu de fumée de l'allumette dans la bouteille.
Comprime le plus possible la bouteille et relâche-la pour observer ce qui se passe à l'intérieur.
Enfin, ouvre la bouteille et appuie doucement sur celle-ci.
Qu'observes-tu ?
Comment ça marche ?
Observations : que voit-on ?
Un nuage se forme à la sortie de la bouteille.
En ajoutant l'allumette, on constate que le nuage obtenu est plus gros.
Mise en garde : qu'est-ce qui pourrait faire rater l'expérience ?
Selon les conditions météo (humidité et température) le nuage est plus ou moins visible.
L'expérience fonctionne mieux avec des petites bouteilles souples (plus facile à tordre).
Explications
Quand on presse la bouteille, l'air qu'elle contient est comprimé. Une partie de l'eau liquide restée dans la bouteille se transforme alors en gaz invisible : de la vapeur d'eau.
Quand on relâche la bouteille, on la décompresse ainsi que l'air et la vapeur d'eau qu'il contient.
L'eau qui s'était transformée en vapeur redevient liquide en formant des micro-gouttelettes en suspension dans l'air. Ce sont ces gouttelettes qui constituent le nuage qui sort par le goulot de la bouteille quand on la presse à nouveau, bouchon ouvert.
Lorsque l'on craque une allumette avant de comprimer la bouteille, la combustion de l'allumette laisse dans l'air des particules fines de fumée. Ces particules fines servent de "germe" pour la condensation des gouttelettes d'eau. C'est pourquoi le nuage est plus gros lors du second essai.
Plus d'explications
Le passage de l’eau de l’état gazeux (vapeur d’eau) à l’état liquide (gouttelettes d’eau) est appelé condensation. Ici la condensation est provoquée par le changement de pression (quand on relâche la bouteille).
La condensation ne peut se produire que si les particules d’eau peuvent tourner autour d’un support, qu’on appelle « noyau de condensation ». L’air contient toujours des particules en suspension, ce sont elles qui jouent le rôle de noyaux de condensation dans cette expérience.
Lorsqu’on place une allumette que l’on vient d’éteindre dans la bouteille, cela ajoute un grand nombre de particules dans l’air et offre un plus grand nombre de noyaux de condensation pour la formation de gouttelettes, d’où la création d’un plus gros nuage. Plus il y a de particules , plus le nuage sera gros.
Applications : dans la vie de tous les jours
Quand une masse d'air monte en altitude, elle rencontre une pression atmosphérique de plus en plus réduite car il y a de moins en moins d'air au-dessus d'elle. Elle se détend, se « décompresse », et se refroidit par la même occasion. Si cette masse d'air était humide au début de son ascension, en se refroidissant elle va rejeter une partie de sa vapeur d'eau qui va se rassembler en... nuage ! C'est ainsi que se forment la plupart des nuages de pluie.
Lorsque la vapeur d'eau se mélange avec des particules, comme celles de la fumée de l'allumette, cela crée un plus gros nuage avec des particules en suspension.
Imaginez un nuage rempli de pollution au dessus de nos têtes... Les polluants, émis par le trafic routier, les industries, l'agriculture, le chauffage, etc. se retrouvent dans l'atmosphère, des réactions chimiques peuvent être à l'origine de nouvelles molécules nocives et l'ensemble de ces particules vont constituer le smog, ce nuage brunâtre qui stagne parfois au-dessus des grandes villes. Ces particules peuvent notamment causer des problèmes respiratoires (crises d'asthme, pneumopathies, ...).
Avez-vous déjà vu ce type de nuages au dessus des grandes villes, notamment aux périodes de l'année où il fait chaud ?
Les particules fines de l’air et certains polluants peuvent être « dissous » dans les gouttelettes et éliminés lors des précipitations sous forme de pluie ou de brouillard. Par des mécanismes physico-chimiques (dissolution, dégradation des polluants vers des molécules peu nocives pour la santé, ...), on peut donc considérer que les nuages "nettoient" l'atmosphère. Cependant, l'ensemble des polluants ne sont pas détruits, et si les précipitations permettent une amélioration de la qualité de l'air, les polluants vont être à l'origine de pluies acides pouvant endommager notre environnement.
Créer de la pluie ?
Depuis les années 1950, il existe des programmes d'ensemencement des nuages. L'objectif : vaporiser des cristaux d'iodure d'argent dans l'atmosphère, afin d'agglomérer les gouttelettes en gouttes ou flocons. Une cinquantaine de pays utilisent cette technologie. En Europe, des générateurs servent à envoyer de l'iodure d'argent en haute atmosphère afin de diminuer la taille des grêlons et limiter l'impact des averses de grêle sur les exploitations agricoles.
Cependant, les études sur l'effet réel de cet ensemencement sur la production de précipitation laissent planer le doute dans la communauté scientifique sur son efficacité (https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0169809510001584, https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-90146-2_2). Difficile de savoir si nous sommes capable de faire pleuvoir sur commande (hormis en laboratoire), même si beaucoup de pays investissent dans ce type de technologie, face au risque d'assèchement de plus en plus important.
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Expériences sur Wikidébrouillard
Balade thématique sur la météo
Autres expériences
Sur le site meteo.education.fr autres expériences sur les nuages qui mettent en évidence le rôle de la variation de pression atmosphérique dans la formation des nuages
Éléments pédagogiques
Objectifs pédagogiques
- Observer les changements d’état de l’eau
- Comprendre l’effet de la pression, de l’humidité et de la température dans les changements d’état de l’eau
- Comprendre les mécanismes de la condensation et son rôle dans la formation des nuages
- Comprendre l'effet de la pollution dans le processus de condensation de l'eau
Pistes pour animer l'expérience
L'animation peut débuter par un recueil d'idées : comment se forment les nuages ? Peut-on fabriquer un nuage ? Comment ? Suivi d'un défi : créer un nuage avec le matériel mis à disposition.
L'animateur peut aussi réaliser la manipulation devant le groupe et lui proposer d'analyser ce qu'on observe et de reproduire l'expérience en l'interprétant.
Sources et ressources
Comment les nuages se forment-ils ?
Dernière modification 18/04/2025 par user:Claire.C.
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