LES BROUILLARDS. — FORMATION DES BROUILLARDS ET DES NUAGES

La condensation de la vapeur sous forme de fines gouttelettes ne se fait pas seulement à la surface des corps refroidis par le rayonnement nocturne. Elle se fait aussi dans l'air même, toutes les fois que, pour une cause quelconque, la température

bien le jour que la nuit; il se dépose surtout lorsque , après un froid très vif qui a maintenu un peu longtemps les corps à une température très basse, survient un vent chaud et humide, dont la vapeur se précipite abondamment à leur surface et s'y congèle instantanément. C'est la même cause qui détermine le dépôt du givre sur la barbe des personnes qui sortent par un froid un peu intense.

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de l'air s'abaisse au-dessous du point de saturation. Alors, grâce à leur faible poids et à la résistance que l'air oppose à leur chute, ces gouttelettes restent suspendues; elles troublent la transparence des couches atmosphériques et deviennent visibles. Leurs masses constituent les brouillards, lorsqu'elles rasent la surface du sol; si elles se forment ou s'élèvent clans les régions élevées de l'atmosphère, en laissant les couches inférieures limpides et transparentes , elles constituent les nuages. Occupons-nous d'abord de la première de ces formes de la vapeur d'eau condensée dans l'air.

Si le principe physique qui donne naissance aux brouillards est toujours le même, les circonstances de leur formation sont assez variables, et il y a lieu de distinguer entre ceux qui se développent le matin et le soir, pendant la saison chaude, et les brouillards d'hiver. Les premiers naissent ordinairement par un temps calme, au-dessus d'un sol humide, de la mer, des rivières, des lacs dont l'eau est à une température plus élevée que l'air. L'évaporation active de ces eaux donne lieu à une abondante production de vapeurs qui, s'élevant dans un air relativement froid, soit après le coucher, soit avant le lever du Soleil, le saturent et se condensent à une faible distance du sol. Ces brouillards forment souvent dans les vallées, au-dessus des cours d'eau, des nappes blanchâtres qui se dilatent, s'élèvent et se dissipent quand les rayons du Soleil en viennent élever la température. Les pays maritimes qui, comme l'Angleterre, la Norvège, ont leurs côtes baignées par des courants chauds, par les eaux du Gulf-Stream, sont souvent enveloppés de brouillards de ce genre. Ils sont d'autant plus épais qu'il y a une plus grande différence de température entre l'eau de la mer et l'air. « Les fiords norvégiens, dit M. Mohn, qui sont remplis des eaux chaudes du courant de l'Atlantique du Nord et qui ne gèlent pas, même dans les hivers les plus froids, sont spécialement propices pour la formation de ces brouillards, particulièrement dans la partie nord-est du pays, où l'eau des fiords se conserve toujours chaude, tandis que la température

de l'air qui vient de l'intérieur des terres froides se trouve comprise entre — 20° et — 30° et descend même quelquefois audessous. Le brouillard glacé commence à se former au fond des terres qui entourent les fiords, se dissipant au fur et à mesure qu'il se rapproche des régions plus tempérées de la côte. »

Les brouillards qu'on observe en hiver se forment le plus souvent lorsque à un froid intense et sec, caractérisé dans nos climats par un vent de la région nord à est, vient succéder brusquement un vent de la région opposée qui amène un air humide et chaud. L'abaissement de température qui résulte, pour cet air, de son mélange avec les couches primitivement refroidies et de son contact avec le sol glacé, détermine une précipitation immédiate de vapeur et la formation de brumes plus ou moins épaisses. Les brouillards des régions polaires, ceux qui enveloppent le banc de Terre-Neuve, sont dus à cette cause. On a un exemple de ce mode déformation des brouillards dans les nuages de vapeur qu'on voit sortir, par les temps froids, de la bouche des hommes et des animaux.

Enfin, en toute saison, on peut observer des brouillards qui se forment dans des circonstances toutes contraires. Lorsque à un temps humide et doux succède brusquement un vent du nord ou de l'est (dans nos climats de l'Europe continentale), le refroidissement subit qui en résulte amène le point de saturation de l'air et la formation de brouillards. On voit que, si les circonstances sont opposées, les conditions physiques du phénomène sont toujours les mêmes.

Revenons maintenant à la question de la constitution des brouillards et à la raison de leur suspension dans l'air. Les très fines gouttelettes qui les forment, sont-elles, comme celles de la rosée, de petites sphères entièrement liquides, ou, comme on l'a supposé pour rendre compte de leur légèreté spécifique, des sphérules creuses, de simples enveloppes liquides remplies d'air, des vésicules. L'hypothèse vésiculaire, dont la première idée remonte, parait-il, à Halley, a été adoptée par de Saus-

sure et Kratzenstein, puis par Kaemlz, qui se prononce en sa faveur dans son Cours de météorologie. Les raisons qu'on invoque à l'appui de l'existence des vésicules, sont les suivantes : elles ne scintillent pas comme les gouttes liquides exposées en pleine lumière; les arcs-en-ciel ne se montrent pas au sein des brouillards quand la position de l'observateur, celle du Soleil et de sa nébulosité sont favorables à la production du phénomène1 ; des expériences dues à de Saussure et à Kratzenstein sur la vapeur qu'on voit s'élever de l'eau chaude, les ont portés à croire qu'il se forme des globules de grosseur variée, dont les plus petits montent tandis que les plus gros retombent, et ils en concluaient que les premiers sont des vésicules creuses. Ces raisons sont loin d'être concluantes. La suspension des gouttelettes des nuages et des brouillards s'explique par les mêmes raisons qui rendent compte de la suspension des fines poussières, malgré l'excès de leur densité sur celle de l'air; si l'on n'a point observé d'arc-en-ciel dans les brouillards, on observe des phénomènes analogues, anneaux colorés et couronnes, autour des lumières qu'on aperçoit à travers les brumes, et ceux-ci indiquent que les particules aqueuses sont pleines. Les physiciens et les météorologistes s'accordent aujourd'hui pour abandonner l'hypothèse des vapeurs vésiculaires comme n'étant prouvée par aucun fait positif et comme inutile à l'explication des phénomènes.

Le mode de formation des brouillards et des nuages a été récemment l'objet de curieuses recherches, qui tendraient à établir un rapprochement singulier entre les poussières de l'atmosphère et les particules des vapeurs aqueuses. D'après M. Aïtken, la précipitation de la vapeur d'eau à l'état de fines gouttelettes, produisant par leur ensemble les brouillards ou les nuages, aurait pour condition essentielle la présence préalable de poussières solides dans le milieu où ils se forment.

On sait que si l'on fait le vide sous le récipient de la machine

1. Voir à cet égard le tome II du Monde physique, ch. n de la Irc partie.

pneumatique, rempli d'air non desséché, aux premiers coups de piston on voit apparaître à l'intérieur de la cloche un petit nuage, qui en trouble la transparence pendant quelques instants, mais qui ne tarde pas à se dissiper. C'est sous l'influence du refroidissement dû à la raréfaction que la vapeur d'eau contenue dans l'air s'est momentanément condensée. L'espace étant limité, l'air revient bientôt, par son contact avec les parois du récipient, à sa température première; les particules liquides repassent à l'état de vapeur et la transparence se rétablit. Or on doit à M. Aïtken l'expérience suivante, qui reproduit celle que nous venons de rappeler dans des conditions particulières. Ayant rempli deux larges récipients de verre, l'un d'air ordinaire, l'autre d'air purifié et purgé de toutes particules étrangères par un filtrage minutieux à travers des tampons d'ouate, il fit le vide. Dans le premier récipient, le brouillard habituel se montra aussitôt; dans l'autre, au contraire, on ne vit aucune trace de vapeur; la transparence resta parfaite, bien que l'air fût saturé de vapeur d'eau.

Le savant physicien écossais conclut de là que la présence des poussières est nécessaire pour que la vapeur d'eau se précipite à l'état de brouillard ou de nuage : chaque particule se charge d'un très faible poids d'eau liquide, et l'ensemble flotte dans l'air ; si la poussière est trop peu abondante, la condensation sur chaque grain est relativement trop grande et celuici tombe avec assez de rapidité. S'il n'y avait aucune poussière dans l'atmosphère, il est probable, conclut M. Aïtken, qu'on ne verrait ni nuages, ni brouillards : la vapeur d'eau de l'air sursaturé se déposerait à la surface du sol et des objets qui sont à la surface ; il n'y aurait que de la rosée plus ou moins abondante, mais pas de pluie.

Cette théorie, soumise au contrôle d'expériences et d'observations plus nombreuses, sera-t-ellc confirmée? Nous ne savons, mais elle explique plusieurs faits bien connus, relatifs à la présence fréquente des brouillards dans certains lieux. A Londres, par exemple, les brouillards sont parfois si denses,

qu'on est forcé d'allumer le gaz dans les rues comme à l'intérieur des maisons. Or l'atmosphère de cette grande cité est généralement remplie d'une poussière ténue, provenant surtout de la fumée des cheminées particulières et des foyers d'usines, dont les particules retiennent la vapeur d'eau condensée par une basse température. On observe des phénomènes semblables dans les grands centres industriels, où les brouillards très épais ont une odeur désagréable qui dénote la présence de substances étrangères à la vapeur d'eau. D'après M. Aïtken, si l'on avait soin de brûler plus complètement la houille, le gaz, etc., les brouillards seraient à la fois moins denses, moins malsains.

On observe quelquefois dans l'atmosphère un défaut de transparence qui donne au ciel l'aspect brumeux des temps de brouillard, bien que les instruments hygrométriques n'accusent point l'état de saturation de l'air et la présence de la vapeur d'eau en quantité convenable. On donne le nom de brouillards secs à ces météores, dont la durée est quelquefois considérable. Nous y reviendrons dans le chapitre consacré aux phénomènes atmosphériques anormaux.

§ 3. LES NUAGES. — CLASSIFICATION DES NUAGES SELON LEURS FORMES ET LEUR STRUCTURE.

Au premier abord, on serait tenté de distinguer les nuages des brouillards, non seulement par leur élévation dans les couches supérieures de l'atmosphère, mais aussi par leur forme plus tranchée. Ainsi généralement les brouillards n'ont pas de contours accusés, de limites bien déterminées : cela tient le plus souvent à ce que, plongés au sein de la nébulosité, nous ne pouvons juger de leur forme extérieure. D'autre part, il y a souvent dans les couches élevées de l'air des nuages de forme vague, indistincte, comme aussi nous observons, notamment dans les vallées au-dessus des cours d'eau, des brouillards rasant la surface du sol et cependant fort nettement limités

dans leurs contours. Dans les pays de montagnes, quand le matin d'épais brouillards s'étendent dans les parties inférieures de l'air, on les voit bientôt monter le long du liane des collines, s'élever peu à peu jusqu'au delà de leur sommet, et prendre, à mesure qu'ils s'éloignent, toute l'apparence des nuages ordinaires. Les personnes qui ont fait l'ascension des hauteurs, et que ces brouillards transformés en nuages finissent par envelopper, se trouvent à leur tour au sein d'une nébulosité qui a tous les caractères des brouillards de la vallée. Ainsi, il paraît donc qu'il n'y a pas lieu de faire une distinction entre ces deux espèces de météores, et l'on peut dire que, si les brouillards sont les nuages des couches voisines du sol, les nuages sont les brouillards des hautes régions de l'air.

Nous allons voir cependant qu'il y a diverses sortes de nuages, différant à la fois par leur aspect extérieur, ou leur forme, leur couleur, etc., et par leur structure intime. Avant de donner les classifications adoptées, complétons ce que nous avons dit du mode de formation des brouillards, en insistant sur un point qui est particulier aux nuages. Il arrive souvent par les beaux jours de la saison chaude que l'atmosphère, le matin au lever du Soleil, est d'une sérénité absolue : aucune parcelle nuageuse ne ternit l'azur du ciel. Cependant, à mesure que le Soleil monte sur l'horizon, on voit peu à peu poindre dans les hauteurs de petits et légers nuages qui peu à peu grossissent, se rassemblent et finissent quelquefois par couvrir une grande étendue du ciel, au milieu de la journée. La formation de ces nuages s'explique parfaitement par les courants ascendants d'air chaud que nous avons décrits déjà. Ces courants entraînent avec eux la vapeur d'eau dont ils étaient chargés ; en arrivant dans les hauteurs, la dilatation que produit la diminution de pression détermine un abaissement de température, l'air tombe au-dessous du point de saturation, et la vapeur qu'il contient se précipite en donnant lieu à la naissance d'un nuage qui se grossit par l'adjonction de vapeurs nouvelles, condensées comme les premières et par la même cause.

Pour une raison opposée, on voit des nuages tout formés clans les hautes régions se dissiper, sans se résoudre en pluie, sans être entraînés loin de notre vue par le vent. Il suffit, pour se rendre compte du phénomène, de remarquer qu'une élévation de température fait repasser à l'état de vapeur invisible la vapeur condensée par le refroidissement. L'échauffement peut être dû soit à l'action directe des rayons solaires, soit au passage de la nébulosité à travers des couches plus chaudes.

Voyons maintenant quelles classifications sont adoptées pour ranger les nuages en catégories, suivant leur forme.

C'est au précurseur de Darwin, à Lamarck, qu'est due la première ébauche de classification des nuages. Il en distingua six formes principales, que, quelques années après, il porta à douze; mais, comme le remarque A. Poëy, « il n'eut pas l'idée de faire usage de la nomenclature latine et scientifique qui a tant contribué à la vulgarisation de la classification de Howard1. » Yoici les trois types de nuages qui, avec leurs dérivés ou formes secondaires, ont prévalu dans le langage courant des météorologistes modernes ; nous en donnons la définition d'après les expressions du physicien anglais :

1. C'est en 1801 que Lamarck, dans son Annuaire météorologique, proposa de ranger les nuages en six formes principales, auxquelles trois ans après il adjoignit six formes nouvelles. Voici sa classification, avec l'assimilation qu'en donne A. Poëy :

Nuages de Lamarck.