La nuit, en absence de soleil, la terre se refroidit par rayonnement. Cette perte d'energie est associée à un refroidissement et donc une baisse des températures. Par ciel clair, il n'y a pas réémission du rayonnement énérgétique des nuages vers la terre.
Cela relève d'une conjonction relativement simple à comprendre. Les nuages sont situés entre 75 et 85 km d'altitude et sont éclairés par le soleil. Mais alors qu'ils sont éclairés, le sol ne l'est plus. Le soleil est donc passé en dessous de la ligne d'horizon pour l'observateur, mais pas pour les particules.
La nuit aussi, il y a des nuages. Si on est près d'une grande ville moderne et très éclairée, la lumière des lampadaires colore les nuages en jaune-rose ou en bleu-blanc. Les nuages peuvent couvrir tout le ciel ou seulement une partie.
Lorsque l'air monte, il se refroidit et peut moins contenir de vapeur d'eau. Quand l'air n'est pas en mesure de monter assez haut pour condenser l'humidité, les nuages ne peuvent se former.
Les nuages vont émettre à leur tour de l'énergie vers l'espace et vers la Terre sous forme de rayonnement. Le sol absorbe les rayons émis par les nuages et se réchauffe un peu. Par la suite, le sol réchauffe l'air qui est au-dessus.
La rare pluie sans nuage, appelée serein, se forme surtout au-dessus de la mer dans les régions tropicales mais aussi parfois en été, en altitude. La condensation très rapide de la vapeur d'eau en suspension dans l'air forme quelques gouttes sans nuages.
Le mouvement des nuages est dû principalement à l'état des masses d'air et ces masses d'air évoluent selon des règles régies en grande partie par la mécanique des fluides. Cette force dévie légèrement les mouvements des masses d'air ce qui donne le sens de rotation ce celles-ci.
Cumulonimbus. Ce sont des cumulus de pluie, d'averses, de grêle... Ils forment d'énormes volutes au sommet en panache ou en forme d'enclume, ils peuvent déchaîner des intempéries trés violentes. Le cumulonimbus est le seul nuage qui peut provoquer des orages.
Le cumulonimbus, de la famille des cumulus, est le nuage qui présente la plus grande extension verticale. Sa base se situe en général de quelques centaines de mètres à 3 500 mètres du sol. Son sommet dépasse parfois la tropopause ; il peut donc culminer à des altitudes allant de 8 000 à 18 000 mètres voire 21 km.
Convection et circulation dans le contexte des nuages
Comme on le voit dans ces quatre domaines, les nuages ne jouent pas seulement le rôle de traceur d'une atmosphère turbulente: ils abritent aussi des processus qui peuvent agir très directement sur la circulation et sur le climat.
Dans la journée, l'atmosphère diffuse la couleur bleue de cette lumière. Le soir, la lumière du Soleil rase la Terre à l'horizon : elle traverse alors une couche d'air plus épaisse. Cet air agit comme un filtre, plus il est épais, plus il arrête les couleurs. Mais le rouge passe, car il est moins filtré !
Ainsi, un cumulonimbus est un grand nuage noir floconneux porteur de pluie et d'orage. Un nimbostratus consiste en une couche de nuages bas porteurs de pluie. Le nom que porte un type de nuages indique à quelle altitude il se rencontre.
Le coucher du soleil est le moment où le Soleil disparaît derrière l'horizon, dans la direction de l'ouest sur Terre. Le jour laisse alors place au crépuscule, période de la journée propre aux planètes du Système solaire disposant d'une atmosphère.
De jour, l'absorption du rayonnement solaire est bien supérieure à l'émission du sol à travers l'atmosphère si bien qu'au final le sol chauffe sur une faible épaisseur dizaine de centimètres. La nuit, l'absorption du rayonnement solaire n'a plus lieu et le sol se refroidit vers le ciel à travers l'atmosphère.
Ce nuage est composé de courants ascendants chauds et rapides et de courants froids qui descendent sous forme de précipitations. Le frottement de ces deux courants charge l'air en électricité qui se matérialise en foudre.
Les gouttes de pluie qui tombent peuvent être alors plus chaudes que l'air proche du sol, le réchauffant donc, mais la pluie vient généralement avec une perturbation, du vent, donc du brassage d'air dans les basses couches qui aura pour but de faire tendre doucement le gradient thermique vers l'adiabatique.
Le cumulus :
Ce sont ceux qu'on appelle "nuages de beau temps" et que l'on voit très fréquemment en été. Ils ont un aspect moutonneux et ont une durée de vie de 5 à 40 minutes.
Un temps orageux est toujours lié à la présence du cumulonimbus que l'on appelle d'ailleurs aussi "nuage d'orage". Lorsque l'air chauffé par le soleil, devient plus léger que l'air froid situé au-dessus de lui, un cumulus se forme et s'élève (comme une montgolfière).
Les cirrus (Ci): de 6 à 12 km d'altitude
Ils sont essentiellement composés de petits cristaux de glace parsemés. Ils apparaissent dans le ciel avant d'autres nuages qui causeront une perturbation. Effet : Ils sont signe de beau temps et leurs précipitations n'atteignent jamais le sol.
Les nuages sont constitués de cristaux de glace et de gouttelettes d'eau. La température est comprise entre 2°C et -30°C.
Il y a un homme qui a « inventé les nuages » (L'Invention des nuages est le titre d'un livre qui le raconte). Cet homme leur a donné des noms, les noms que nous connaissons : les cirrus, cumulus, stratus… Son nom à lui, le nom de cet homme, est peu connu : il s'appelle Luke Howard.
Cette vapeur renfermée dans l'atmosphère se condense et forme les nuages, qui sont constitués de milliards de gouttelettes d'eau et de glace : avec une densité d'eau d'environ 0,5 g par mètre cube, un nuage de 100 kilomètres cubes peut ainsi peser jusqu'à 500 000 000 kilos !
En fait il peut se déplacer à plus de 200 Km/h et paraitre immobile, car il se "crée" à l'approche immédiate du sommet, se détruit aussitôt passé le sommet, et le début du nuage passe en quelques secondes le sommet avant de disparaitre.
Les gouttelettes sont notamment maintenues en suspension dans l'air en raison des mêmes courants ascendants qui ont conduit à leur formation. C'est ce qui explique en partie pourquoi le nuage ne tombe pas, compte tenu du fait que les mouvements ascendants portent ces constituants comme les gouttelettes.
Carte météorologique
Le vent est la circulation de l'air qui s'écoule des régions de haute pression vers les régions de basse pression. Les différences de pression sont causées par des variations d'ensoleillement. L'air est transparent, on ne le voit pas et on ne le ressent pas.