LA PLUIE, LA NEIGE, LA GRÊLE

Production de la pluie.

Quand la vapeur d'eau se condense dans l'atmosphère, nous avons vu que l'eau, à Tétat liquide, résultant de cette condensation, prenait la forme de gouttelettes sphériques de très petit diamètre; la résistance de Tair, très forte par rapport à leur masse, à cause de leurs petites dimensions, ne laisse ces gouttelettes tomber que très lentement.

A Tétat ordinaire, ces gouttes sont, dans un nuage ou dans un brouillard, séparées les unes des autres par une distance qui, quoique très petite (i à 2 millimètres), est cependant considérable par rapport à leur diamètre.

Mais il peut arriver que plusieurs de ces gouttelettes se réunissent pour former une goutte plus grosse : alors celle-ci contient une masse d'eau faite de la somme des masses d'eau des gouttelettes composantes, et sa surface est plus petite que la somme des surfaces des gouttelettes qui se sont réunies : Faction résistante de l'air aura donc diminué, et la chute de la goutte plus grosse sera plus rapide. Si elle est assez rapide, c'est-àdire si la goutte est assez grosse, elle pourra atteindre le sol avant de s'être évaporée dans l'atmosphère : on a donc le phénomène de la pluie. Quand la goutte, tombant au milieu d'un air très humide, s'accroît par condensation d'autres gouttelettes, cette condensation apporte de la cha-

leur qui peut faire évaporer les gouttes de pluie. On a alors cet aspect ce effrangé » des nimbus qui se sont résolus en pluie. Quand la condensation atteint le sol et qu'on voit le phénomène de loin, on aperçoit nettement le voile gris, incliné par le vent, formé par la pluie tombant jusqu'à terre.

La vitesse de chute de la pluie varie comme la grosseur des gouttes : cela tient à la résistance de Tair, proportionnelle à la surface, et dont Timportance est d^autant plus grande que le rapport de la surface du volume est plus grand, ce qui est le cas pour les gouttelettes très fines. Ainsi, il résulte de mesures précises que, alors qu'une goutte d'un dixième de millimètre de diamètre tombe à la vitesse de 3o centimètres (un pied anglais), par seconde, une goutte d'un millimètre tombe à la vitesse de 4 mètres et demi; une goutte de 2 millimètres a une vitesse de chute de 6 mètres; la chute d'une goutte de 5 millimètres de diamètre (pluies d'orages) se fait à raison de 8 mètres par seconde.

Quelle est la cause de la formation des gouttes de pluie?

Une des causes de cette réunion des gouttelettes qui constitue les nuages est la décharge électrique de ceux-ci. Quand ils sont électrisés, les gouttelettes, chargées d'électricité de même nom, se repoussent; tandis que s'ils sont ramenés à Tétat neutre par une cause quelconque, les gouttelettes cessent de se repousser et peuvent se réunir pour former des gouttes. Cela explique pourquoi, au cours d'un orage, la chute de pluie se fait très souvent plus violente après un éclair qui n'est, en somme, qu'une « décharge » entre deux nuages.

L'eau de pluie, contrairement à une croyance si répandue qui l'assimile à de Teau distillée, à cause de la condensation dont elle provient, est loin d'être chimiquement pure. Elle dissout cenains gaz de l'air : l'ammoniaque, l'acide sulfureux, et entraîne avec elle, en particulier, de l'azote ammoniacal, essentiel pour l'agriculture, car, comme l'a fait remarquer M. Klein, dans son remarquable traité de météorologie agricole, la moyenne de la pluie qui tombe annuellement en France, apporte au sol 20 kilogrammes d'azote par an et par hectare, ce qui équivaut à y répandre 140 kilogrammes de salpêtre. L'eau de pluie est donc une eau indispensable à l'agriculture, et qu'un arrosage, fait à l'eau ordinaire, ne saurait remplacer.

loo LE TEMPS QiriL FAIT.

A Paris, il tombe, en moyenne, 546 millimètres de pluie par an (résultat de 92 années d'observation). Les hauteurs des pluies ont varié suivant les années : Tune des plus sèches a été 1 870 (420 millimètres seulement) ; les plus humides ont été 1909-1910(775 millimètres) et 1859-1860 (708).

Sur toute la France^ la moyenne annuelle de la hauteur des pluies tombées est environ 800 millimètres. Sur la terre entière elle atteint 83o millimètres.

Orig:ine des pluies.

Les pluies, second stade de la condensation de la vapeur d*eau atmos-^ phérique, peuvent, au point de vue de leur origine, se rapportera trois causes principales qui permettent de les classer en pluies de convection^ pluies cycloniques et pluies géographiques.

Les premières sont occasionnées par les mouvements ascendants de Tat*^ mosphère qui enlèvent vers les couches supérieures froides, Tair chaud et humide des couches inférieures qui se refroidit par détente et qui fait ainsi condenser sa vapeur. Les grands mouvements de l'atmosphère qui amènent Tair chaud des zones tropicales dans les régions tempérées ou polaires, occasionnent ainsi des pluies par suite du même mécanisme.

La pluie due à un mouvement de convection vertical est par excellence le type des pluies équatoriales. Au voisinage de l'équateur, les pluies seront constantes et abondantes; au cours d*uQ même jour, elles se produiront surtout Taprès-midi, peu après le maximum thermométrique : le ciel devient alors sombre (les marins appellent cette région le pot-au-noir) et la chute de pluie est abondante, puis elle diminue et, vers le soir, le ciel reprend sa limpidité.

L'abondance des pluies équatoriales se traduit par une chute moyenne de deux mètres d'eau. La région où se constate ce maximum est une véritable ceinture, entourant la Terre, et dont la position oscille, selon les saisons, avec la ligne de séparation des alizés nord et sud. Quand il sera question d^aéronautique et d'aviation dans les régions équatoriales, il faudra tenir grand compte de ce genre de considération.

C^est àces grands courants de convection qu'est due l'abondance de l'eau condensée sur les côtes ouest de l'Europe : Irlande, Norvège, Bretagne, Portugal. La Bretagne est très pluvieuse, à cause des vents chauds et hu-

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jvnjit je fa chaleur soiaire îiir les diiTérentes régions de la Terre, nous ytMHxiKirons aisûment [es lois, déduites >le l'observation, qui président à e,^ irtjrtitition à la surface du globe. Les cartes des figures 3o, 3 1 et 32 t grapfaiciuent ce qui concerne la distribudon des pluies sur la de la moyenne annuelle, de la moyenne mois d'été.

n de grand échauffement^ et, par suite, lar excellence une région pluvieuse : la

moyenne de la hauteur des pluies qui tombent annuellement le long de réquateur atteint et dépasse deux mètres (Guyane, Guinée, 3 mètres, Cameroun 4",5o}.

Le maximum de pluies tombant en un seul lieu pendant une année, le « record du record », si Ton peut dire, appartient aux Indes : à Tavoy, au niveau de la mer, on recueille annuellement plus de 5 mètres d'eau; à Mahabuleshvaar, au pied de la chaîne des monts Chattes, se recueillent près de 7 mètres d'eau, et enfin à Tcherrapoundjy, au sud de la vallée du Brahmapoutre, la chute annuelle atteint dou-{e mètres soixante! La cause de ces précipitations surabondantes est double : les monts Himalaya d'abord et, ensuite, la mousson d'été, chargée d^humidité, qui souffle précisément dans une direction perpendiculaire à la puissante chaîne asiatique.

Les régions voisines du trentième degri de latitude, celles où sont les centres anticycloniques, sont peu pluvieuses; c'est, en outre, dans ces régions comprises entre 20** et 70** que sont les régions désertiques ou régions sans pluies : là se trouvent le Turkestan, TArabie, le Sahara, qui jalonnent la route de retour du circuit atmosphérique Nord-Âtlantique. A Alexandrie, en Egypte, il tombe environ 3o millimètres d'tau par an.

Dans la zone intertropicale, règne un régime de pluies tout particulier : il y a des saisons de pluies et des saisons sèches. L'existence de ces saisons se comprend si l'on réfléchit que, en chaque point sitaé entre les tropiques, le soleil passe au zénith deux fois par an, c'est-à-dire se trouve, à midi vrai, sur la verticale même de ce lieu. Les rayons tombent donc normalement sur le sol auquel ils communiquent un échauffement maximum après avoir subi, du fait de cette perpendicularité, une absorption minima. A ces échaufiements maxima correspondent des « capacités » plus grandes pour la vapeur d'eau et des mouvements de convection plus énergiques.

Les intervalles entre les passages du soleil au zénith, pour les points de la zone intertropicale, varient, suivant qu'on est près de l'équateur ou près de l'un des tropiques. A l'équateur, ces intervalles sont égaux : il y a donc deux saisons pluvieuses et deux saisons sèches. Aux tropiques mêmes les deux passages au zénith, de plus en plus voisins à mesure qu'on s'approche davantage des tropiques, se confondent : il y a donc, par an,

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une saison sèche et une saison humide. Entre les deux lignes, les intervalles varient d'une manière continue. La régularité de la pluie, dans certaines villes du Brésil, particulièrement, est extraordinaire.

Dans les régions tempérées, la pluie est loin de se manifester à des dates fixes, bien que le maximum s'observe aux environs du mois de juin, dans rhémisphère nord, c'est-à-dire au voisinage du solstice amenant réchauffement et la convection maxima.

S'il est important de connaître la hauteur totale de pluie tombée en un lieu donné, il est non moins important de savoir de quelle façon se répartisseïit ces chutes au cours de Tannée, c'est-à-dire de savoir quel est, annuellement, le nombre des jours de pluie de chaque station. Les deux renseignements permettent alors, réunis à la répartition annuelledes précipitations d'eau, de fixer le régime pluviométrique de la station.

Pour toute la France, le nombre des jours de pluie est de 5o %, c'està-dire qu'il pleut, en moyenne, un jour sur deux. Mais cette moyenne ne correspond pas à un régime uniforme pour tout le territoire, attendu qu'à Marseille il ne pleut pas un jour sur trois, alors qu'à Brest il pleut 200 jours sur 365.

La neige.

Quand la température à laquelle est soumise une masse d'air est très basse, il arrive que l'eau passe directement de l'état gazeux à l'état solide, c'est-à-dire de l'état de vapeur à celui de glace. Cette glace, quand la condensation se fait progressivement, a l'apparence de petits cristaux hexagonaux qui constituent la neige. Ce sont ces petits cristaux en forme d'aiguilles qui constituent les cirruSy nuages les plus élevés de l'atmosphère.

La neige est un adversaire terrible pour les navigateurs de l'air, car, au lieu de couler, comme le ferait l'eau, sur les ailes des aéroplanes ou sur les enveloppes des aérostats, elle s'y accumule et peut ainsi augmenter le poids de l'engin au point d'en empêcher la sustentation.

Les petits cristaux de neige s*unissent les uns aux autres, suivant les lois de la cristallisation, en observant la règle du système hexagonal : les angles sont toujours de 60 ou de 3o degrés. Leur réunion forme des étoiles (fig. 33). Quand, pendant la chute de ces étoiles, la température est très

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voisine de zéro, une fusion partielle a lieu, les étoiles se réunissent les unes aux autres et forment des flocons.

Très l^ère, la neige est chassée par le vent et, sous son impulsion, dès qu'il y a des accidents de terrain, se répand en couches d'épaisseur très variable d'un point à un autre. L'épaisseur de nage tombée ne permet donc pas la mesure de la quantité de neige reçue par le sol : le pluviomètre seul indique cette quantité, puisqu'il mesure l'eau de fusion provenant de la fusion de la neige qu'il a reçue ; pour assurer cette fusion, on allume, au-dessous de son réservoir, une petite lampe dont la chaleur

suffit,les jours de neige, à faire fondre les flocons tombésdansl'instrument.

La neige n'étant que de la pluie solidifiée, l'imponance de ses chutes suit la même loi que celle des chutes de pluie, à condition que le climat du lieu comns. ?i. - Éioiiea de neijje. porte dcs températures

assez basses pour amener la solidification des gouttelettes d'eau condensées. Donc, en Islande, à Terre-Neuve, en Norvège, nous observerons l'abondance de neige comme nous y observons l'abondance de pluie. Inversement, dans les pays chauds, la neige sera rare ou inconnue, sauf sur tes sommets très élevés ; c'est ce qui arrive en Algérie, et, à plus forte raison, dans les pays tropicaux.

Mais, sur les montagnes, même dans les régions équatoriates, la neif;e peut se déposer, car on sait que la température de l'air décroît avec l'altitude. On peut même trouver, si la montagne est assez haute, une altitude au-dessus de laquelle la température est assez basse pour que la neige tombée au cours d'une année n'ait pas le temps de fondre tout entière avant le retour des neiges de Tannée suivante. Cette altitude s'appelle la limite des neiges perpétuelles {fig. 34).

Cette limite est d'autant plus basse que le climat de la région correspondante est plus froid. En Europe, du moins dans la chaîne des Alpes, elle est comprise entre 2.700 et 2.800 mètres. En Norvège, on la rencontre déjà â i.5oo mètres, et au Spitzberg, elle est à 400 mètres environ. Lalimitedes neiges perpétuelles est, au contraire, très élevée dans les montagnes de la zone intertropicale : elle atteint et dépasse même 5.ooo mètres sur l'Himalaya.

Le long de la Cordillère des Andes, de cette suite de cimes élevées qui

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va de l'équateur aux eaux froides d: l'Océan austral, la limite des neiges perpétuelles présente les valeurs les plus variées. S'élevant à près de 5.000 mètres aux environs de Quito, sous Téquateur, elle est à 3.5oo mètres au delà, à la latitude de So"; à 42" elle descend déjà à 1.600 mètres pour tomber à 800 à la latitude de 5o', et à 400 mètres dans la Terrt de Feu. Charcot l'a trouvée au niveau de la mer à la latitude de 68" au cours de ses expéditions antarctiques, faites avec les navires le Français et le Pourquoi-Pas?

La rosée et la ^elée blanche.

Jusqu'ici, nous n'avons étudié que les condensations formées dans fatmosphère même. Mais souvent des condensations de vapeur d'eau se

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produisent exclusivement à la surface du sol : elles constituent, suivant les cas, quoiqu^avec une communauté d^origine, la rosée ou la gelée blanche.

Quand les nuits sont claires, le sol, cessant d'être échauffé par les rayons solaires, fait rayonner vers le ciel une quantité considérable de chaleur : il se refroidit alors assez pour condenser la vapeur que contient la couche d'air qui lui est immédiatement superposée ; des gouttelettes se déposent sur les végétations, c*estla « rosée », phénomène capital pour les cultures, car, souvent, dans certains pays, il n*y a pas d*autre apport d'eau que celui de la rosée du matin.

Au printemps, à l'automne, le rayonnement peut être assez intense pour amener au-dessous de zéro la température du sol et des objets qui le recouvrent : les gouttelettes de rosée se congèlent alors et constituent la ff gelée blanche >. On supprime la gelée blanche en en supprimant la cause efficiente, c'est-à-dire le rayonnement : il sufSt pour cela d'interposer, comme le font les horticulteurs, des écrans entre le sol et l'atmosphère : des toiles, des paillassons, des couches de fumées épaisses. Ces écrans empêchent le rayonnement et s'opposent donc au refroidissement qui en résulte.

Quand les arbres et les herbes sont très refroidis à la suite de froids secs prolongés et qu'un brouillard rencontre le sol, les gouttelettes se congèlent et les arbres sont recouverts de givre. Si, sur un sol très froid, tombe de la pluie non encore congelée, elle se congèle en une couche de glace continue qui constitue le verglas. Ce dernier correspond, quand le froid est intense, à des épaisseurs de glaces parfois assez fortes pour briser, sous le poids de leur gaine de glace, des branches d'arbres, des toitures, ou des fils télégraphiques. Ce peut donc être un phénomène dangereux.

La grêle.

Il nous reste à examiner le cas où la condensation de la vapeur d'eau atmosphérique, au lieu de se faire suivant le mode régulier qui donne naissance à la neige^ se fait d'une façon brusque : il se produit alors de la glace non cristallisée qui constitue Isl grêle.

Dans le phénomène de la grêle, les gouttes d'eau sont solidifiées en « balles )> de glace, rondes ; leur centre est spongieux, par suite de la présence d'une quantité de petites bulles d'air emprisonnées dans le globule

de glace au moment de sa formation. Si le grêlon se borne à ce globule spongieux, on l'appelle du grésil. Mais, souvent, autour de ce noyau viennent des couches concentriques de glace, alternant avec des couches de grésil blanc, provenant des accroissements progressifs que subit le grêlon par la condensation ultérieure de l'eau à sa surface.

Les grêlons, énormes parfois, constituent alors de véritables et dangereux projectiles. A Maisons- Laffitte, le 16 juillet igoS, j'en ai pesé un qui ne pesait pas moins de i^o grammes ! Ce n'est rien encore, car dans certaines chutes de grêle, en Tunisie notamment, on a observé des grêlons ptsam plus d'^un kilogramme. On comprend donc que de pareilles masses, tombant de plusieurs centaines de mètres, détruisent les végétations, brisent les verres et les ardoises. Ai-je besoin de dire qu'une chute de pareils grêlons serait fatale à un aérostat ou à un aéroplane?

La formation des couches successives de glace autour du noyau de grésil, couches qui déterminent la grosseur et le poids du grêlon, provient d'un phénomène appelé surfusion. Quand de l'eau, occupant un faible volume, se trouve à Tabri de toute agitation, soumise à une température graduellement décroissante, elle peut rester liquide bien au-dessous de zéro. Mais si, à ce moment^ on vient à la toucher avec une parcelle de glace, elle se solidifie instautanémenty et sa solidification brusque en empêche la cristallisation : la parcelle de glace formée sera donc « amorphe ».

Comment se trouvent réunies ces conditions dans l'atmosphère?

Les cumulo-nimbus , d'où provient presque toujours la grêle, sont souvent fort épais, et leurs parties supérieures confinent à des couches très froides de l'atmosphère. Malgré cela, les gouttelettes liquides peuvent s'y trouver en surfusion. Mais si, à un moment quelconque, une aiguille de glace, un petit cristal provenant d'un cirrus subjacent, vient à les toucher, elles se solidifient instantanément. Voilà donc un grain de grésil formé, et qui va tomber vers le sol. Il rencontre, dans sa chute, d'autres gouttes surfondues qui se solidifient également à son contact, et augmentent à chaque fois sa masse et modifient sa forme par l'appoint d'une nouvelle charge de glace.

Si, en outre, le cumulo-nimbus est « orageux », c'est-à-dire se trouve placé dans des conditions telles qu'il soit le siège d'un puissant mouve-

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ment de coftreciion, il y aura un « brassiage » énergique des grêlons déjà formés et des parcelles encore liquides : tout cela favorise l'accroissement du grêlon qui peut ainsi devenir très gros. On constate, d'ailleurs, que les conditions favorables aux orages électriques sont en même temps celles qui favorisent ce brassiage de grains de glace : il n'est donc pas surprenant que les deux phénomènes soient souvent connexes. Il est également naturel que les mois chauds de T Europe (mai, juin, juillet, août) soient surtout les « mois à grêle » : c'est ce que l'observation montre. Pour la même raison, c'est aux heures chaudes de la journée que la grêle se formera de préférence.

La grêle est un phénomène dangereux pour les récoltes : en 23 ans, elle a causé, rien qu'en France, plus de 2 milliards de dégâts. Aussi les agriculteurs ont-ils essayé de lutter scientifiquement contre elle et d'empêcher la formation de la grêle, en obligeant le cumulo-nimbus à se résoudre en pluie. On a essayé de placer dans les champs des mâts très élevés munis de paratonnerres pour décharger les nuages électrisés : autrefois on attribuait à la grêle une origine exclusivement électrique, de là ridée de proposer le remède en question. Aujourd'hui, on préfère attaquer le nuage dangereux par des décharges d'artillerie, et l'emploi des canons parafcrêles tend à se généraliser. Ces canons ne sont autre chose que de gigantesques (ctromblons » répartis en quinconce dans les champs, à 5oo ou 600 mètres les uns des autres, et qui lancent à une grande hauteur, les gaz provenant de l'inflammation de la forte charge de poudre (100 à 200 grammes) dont on a chargé la culasse de l'appareil. On construit aujourd'hui de ces canons où Ton fait exploser un mélange d'air et d'acétylène, en utilisant ainsi les propriétés explosives qui rendent parfois ce dernier gaz d'un emploi si dangereux. Les « tourbillons > gazeux, analogues aux anneaux de fumée que savent produire les fumeurs adroits, sont lancés ainsi jusqu'à 400 ou 5oo mètres de hauteur. Quelquefois on remplace les canons par dQs fusées qui vont éclater au sein même du nuage orageux. L'action, efficace dans bien des cas, des c< tirs contre la grêle » s'explique par la quantité de gaz chauds et a ionisés » qu'ils lancent dans l'atmosphère quand on tire, non pas un canon isolé, mais une série de ces canons en « salves » successives.

Les gaz des explosions provoquent également une agitation des couches

inférieures qui peut amener celles-ci à se résoudre en pluie avant d'être atteintes par les globules de glace déjà formés : ceux-ci, s'ils se produisent, sont alors moins gros.

Quoi qu'il en soit, une chose esta remarquer : les paysans, très ménagers de leur argent, n'hésitent pas^ dans bien des pays, à faire les frais de Tachât et de l'usage des canons grêlifuges : il faut donc que leur efficacité soit pratiquement démontrée.

Au point de vue spécial qui nous occupe, les régions occupées par des quinconces de canons paragrêles seront à éviter, pour les voyageurs aériens, surtout par mauvais temps; il serait dangereux de se trouver exposé au remous des masses gazeuses en mouvement lancées dans l'atmosphère jusqu'à 4 ou 5oo mètres de hauteur.