Tous les [popupdefinition id=14525]nuages[/popupdefinition] ne sont pas si simples &agrave; identifier. Celui photographi&eacute; ici est particuli&egrave;rement impressionnant. Il s'agit probablement d'un [popupdefinition id=2548]altocumulus[/popupdefinition] castellanus undulatus opacus&nbsp;; certains l'assimilent &agrave; une nouvelle forme de nuage propos&eacute;e en 2009 &agrave; l'Atlas international des nuages&nbsp;: l'asperatus. Lieu : G&eacute;orgie, &Eacute;tats-Unis. &copy; Bradley Huchteman, Flickr, CC by-nc-nd 2.0

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D'étranges altocumulus

Un nuage correspond à un amas visible de gouttelettes d’eau (et de glace) issues de la condensation et d’aérosols, en suspension dans l’atmosphère d’une planète. Sur Terre, on les retrouve principalement dans la troposphère (la couche la plus basse).
La formation des nuages
La quantité maximale possible de vapeur d’eau dans une masse d’air dépend de la température et de la pression. Ainsi, lors d’un refroidissement, une partie de la vapeur d’eau se condense en fines gouttelettes, parfois au niveau du sol (brouillard), mais le plus souvent en altitude. Parfois, des particules en suspension dans l’air (aérosols) font office de noyaux de condensation ou de congélation, facilitant le changement d’état de l’eau. Ensemble, et grâce à des phénomènes microphysiques, comme l’effet de Bergeron, puis par agrégation, on obtient un nuage. Lorsque les gouttelettes ou les cristaux de glace deviennent trop massifs pour rester en suspension, ils tombent au sol sous forme de précipitations (pluie, neige, grêle).
L'ascension du nuage dans le ciel dépend notamment de la stabilité de la masse d'air. © P.P.Feyte.
 Fin de vie des nuages : la dissipation
Les nuages se dissipent lorsque la température augmente. En effet, dans cette configuration, l’air peut contenir davantage d’eau sous forme de vapeur. La quantité de gouttelette d’eau ou de cristaux de glace diminue, dégonflant progressivement la masse nuageuse.
Différents types de nuages
Un nuage peut exister sous de nombreuses formes, en fonction de l’altitude à laquelle il se forme, de sa dimension, de son mode de croissance, de son opacité ou encore de sa composition. Comme pour les plantes, ils sont classifiés en genres (une dizaine), puis déclinés en espèces et en variétés. On peut par exemple penser aux cirrus, aux cumulonimbus, aux stratus ou aux altocumulus.
Nuages nacrés et nuages noctulescents
Si l’essentiel des nuages que l’on observe se forment au niveau de la troposphère, la couche la plus basse de l’atmosphère, des masses nuageuses peuvent aussi se former dans les couches supérieures. Au niveau de la stratosphère, entre 15 et 25 km d’altitude, se forment parfois des nuages nacrés, surtout au niveau des pôles durant l’hiver. Plus haut, vers 80 km d’altitude, dans la mésosphère, apparaissent occasionnellement des nuages noctulescents, qui semblent briller la nuit. En réalité, ils ne sont visibles que lorsque le soleil brille en dessous, donc à l’aube ou au crépuscule.

Nuage

L'altocumulus est un genre de nuages appartenant à l'étage moyen : aux latitudes tempérées, sa base se situe entre 1.500 et 6.000 mètres de hauteur et son épaisseur est de l'ordre de 1.500 mètres. Il se compose de lamelles, galets, rouleaux, etc. Les altocumulus sont des nuages blancs ou gris. Ils ont généralement des ombres propres et se disposent assez régulièrement en un banc, une nappe ou une couche dont les éléments, soudés ou non entre eux, ont une largeur apparente comprise approximativement entre 1 et 5° (si l'on tend le bras face à un nuage, 1° correspond environ à la largeur d'un doigt et 5° à celle de trois doigts). Ce morcellement donne assez souvent au ciel un aspect pommelé. Le passage d'un banc d'altocumulus devant le Soleil ou la Lune peut générer une couronne autour de l'astre.
La formation des altocumulus
Les altocumulus sont l'indice d'une certaine instabilité de l'air dans les couches où ils apparaissent. Ils peuvent se former dans un ciel clair, lorsqu'une importante masse d'air se soulève à moyenne hauteur et provoque la condensation partielle de la vapeur d'eau qu'elle contient (à cause d'un relief ou à l'approche d'une perturbation).
Il existe une grande variété d'autres processus de formation d'altocumulus. Ceux-ci peuvent être associés à l'évolution de nuages appartenant à différents genres : on peut citer à cet égard la subdivision des régions supérieures de stratocumulus ou bien l'étalement des régions supérieures ou des flancs de gros cumulus.
L'altocumulus castellanus
Chez les altocumulus de l'espèce castellanus (à l'aspect crénelé), l'apparence cumuliforme des éléments constituants est renforcée par la formation de protubérances ascendantes en forme de petites tours. Ces dernières sont annonciatrices du développement de cumulonimbus porteurs d'orages.
L'altocumulus lenticularis
Une autre espèce remarquable d'altocumulus, l'espèce lenticularis (à l'aspect lenticulaire), est représentée par des nuages en forme de lentilles ou d'amandes allongées, aux contours bien délimités. Ces nuages apparaissent sous le vent d'un relief que le flux d'air ne peut contourner. Ils se maintiennent sous les « ventres » ascendants d'ondes de relief entretenues par ce flux après que celui-ci a franchi l'obstacle. Dans certains cas, ces nuages lenticulaires peuvent se superposer dans des couches d'air successives formant des sortes de « piles d'assiettes ».

Altocumulus

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Un pyrocumulus est un [popupdefinition id=14525]nuage[/popupdefinition] qui se forme au-dessus d'une source de [popupdefinition id=15898]chaleur[/popupdefinition] intense, lors de feux de for&ecirc;t ou d'[popupdefinition id=455]&eacute;ruptions volcaniques[/popupdefinition] par exemple. Comme tout [popupdefinition id=18077]cumulus[/popupdefinition], il se produit lorsque l'[popupdefinition id=4452]air[/popupdefinition] de bas niveau est plus chaud et humide que celui en altitude. Quand l'air devient satur&eacute;, la vapeur d'eau se condense en gouttelettes pour cr&eacute;er un nuage.Lieu : Arizona, &Eacute;tats-Unis.&copy; Eric Neitzel, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0

Le pyrocumulus, un nuage d'incendie

Dans le langage courant, le terme de chaleur est employé pour qualifier la sensation que donne un corps chaud.

Les physiciens qualifient la chaleur d'énergie thermique. Dans le système international, elle se mesure donc en joules (J). La chaleur correspond plus précisément à un transfert d'énergie.

Compréhension de la transmutation thermique
Transfert de chaleur et variation de température sont directement liés par le biais de la capacité calorifique notée C.

Ainsi, un transfert de chaleur provoque généralement une variation de température. Lorsque deux corps sont mis au contact l'un de l'autre, le plus chaud cède de la chaleur au plus froid jusqu'à établir un équilibre.

En revanche, les changements d'état physique s'opèrent à température constante. Chauffez un glaçon : il restera à 0 °C ! Mais l'eau qui le compose passera de l'état solide à l'état liquide. Ce changement d'état consomme de l'énergie, de la chaleur, qui, de fait, ne pourra pas servir à faire monter la température de l'eau.

Modes de transfert de la chaleur
Il existe trois modes de transfert de la chaleur :

la conduction thermique, qui correspond à un échange d'énergie sans déplacement de matière ;
la convection, résultat d'un déplacement de particules de températures différentes dans un fluide ;
le rayonnement thermique, qui est émis pour tous les corps.


Principes fondamentaux de la thermodynamique
Les lois de la thermodynamique régissent les échanges de chaleur et leur impact sur les propriétés des matériaux et des systèmes physiques. Par exemple, la première loi de la thermodynamique stipule que l'énergie ne peut être ni créée ni détruite, seulement transformée d'une forme à une autre. Cette loi est essentielle pour comprendre que toute l'énergie utilisée pour changer l'état de la matière provient d'une autre forme d'énergie déjà présente dans le système.

Applications pratiques de la chaleur
La maîtrise des transferts de chaleur joue un rôle crucial dans des domaines variés tels que la gestion de l'efficacité énergétique dans les bâtiments, la conception de moteurs et systèmes mécaniques, et le développement de techniques de conservation ou de génération d'énergie. En génie thermique, les principes de transfert de chaleur sont appliqués pour optimiser les systèmes de chauffage et de refroidissement, augmentant ainsi leur efficacité et réduisant leur impact environnemental.

Dans le secteur de la santé, la compréhension de la chaleur corporelle et de sa régulation est vitale pour le diagnostic médical et le traitement des maladies. Par exemple, les techniques d'imagerie thermique sont utilisées pour détecter les variations de température à la surface du corps, pouvant indiquer la présence de pathologies ou d'inflammations.

Les études avancées sur la thermodynamique et les technologies de transfert de chaleur continuent de favoriser des innovations dans de nombreux secteurs industriels et scientifiques, améliorant la qualité de vie et la sécurité des personnes. 

Pour plus d'informations scientifiques sur le sujet, consultez des sources telles que les publications sur études sur la chaleur et la thermodynamique sur arXiv qui offrent des recherches avancées sur les différents aspects de la thermodynamique et du transfert de chaleur.

Chaleur

Une éruption volcanique est une période d'activité d'un volcan pendant laquelle il émet divers matériaux, comme de la lave, des téphras, des gaz ou des cendres. Il s'agit donc d'un phénomène géologique.
Plusieurs catégories d’éruptions volcaniques
Il existe trois grandes catégories d'éruptions : 
 les éruptions effusives émettent des laves basaltiques pauvres en silice. Une fois libérées, elles s'écoulent généralement sur les flancs du volcan, formant ainsi des coulées de lave parfois longues de dizaines de kilomètres. Ces éruptions souvent calmes (sans grande explosion) sont propres aux points chauds. Elles s'observent notamment à la Réunion (piton de la Fournaise), à Hawaï (Mauna Kea) et en Italie (Etna) ; les éruptions explosives émettent des laves andésitiques riches en silice, mais ne produisent pas de coulée de lave à proprement parler. De grandes quantités de cendres sont libérées lors de ces éruptions, qui donnent alors naissance aux panaches volcaniques ainsi qu'aux nuées ardentes. Elles sont de nature imprévisible, ce qui ne laisse parfois pas le temps d'évacuer la population. Ces éruptions s'observent le long de la ceinture de feu du Pacifique (Krakatoa, Merapi, etc.) ;les éruptions en présence d'eau surviennent pour leur part au fond des mers et des océans, mais aussi sous des zones lacustres ou de la glace. Lors des éruptions sous-marines, la lave s'écoule en formant des coussins (l'eau refroidit la lave en surface qui se craquelle sans cesse). Si la pression le permet, l'eau peut également se transformer en vapeur d'eau et remonter à la surface pour former un panache.

Éruption volcanique

Le terme « air » désigne le fluide gazeux parfait, incolore, inodore et invisible qui constitue l’atmosphère terrestre. On l'associe plus généralement à la troposphère, la couche de l’atmosphère de la Terre la plus proche de la surface du globe. En contact direct avec cette dernière, l’air est donc sensible à l’évaporation des océans, à la photosynthèse ou encore aux activités humaines.
Composition de l'air
L’air est un mélange de différents corps purs dans leur état gazeux. La composition de l'air sec est la suivante :
78 % de diazote ;21 % de dioxygène ;environ 1 % d’argon ;des traces de néon, de krypton, de xénon et d’hélium.
Ces proportions — même si la concentration de l’air diminue avec l’altitude — sont identiques quel que soit le lieu et jusqu’à une altitude de 100 kilomètres. Au-delà, il n’y a pas quasiment plus d’air.
L’air contient également de la vapeur d’eau dans des concentrations qui peuvent beaucoup varier, aussi bien dans le temps que dans l’espace. Ainsi, dans un air froid, le volume de vapeur d’eau dans l’air ne dépasse pas les 0,6 %. En revanche, dans un air chaud, il peut monter jusqu’à plus de 4 %.
Certaines activités humaines affectent la composition de l’atmosphère. En France, la qualité de l’air est désormais surveillée. En fonction des prévisions météo, des pics de pollution peuvent être prévus sur des zones assez précises. © SD-Pictures, Pixabay, DP
Pollution de l’air
La pollution atmosphérique est susceptible de modifier la composition de l’air et d’y ajouter ou d’y supprimer de l’ozone, du méthane ou encore du dioxyde de carbone, par exemple. Les proportions de ces gaz aussi peuvent varier avec l’altitude. Ainsi, l’ozone se concentre entre 20 et 40 kilomètres d’altitude, dans la couche d’ozone.
L’air véhicule aussi des aérosols, des particules solides ou liquides formées par des phénomènes naturels — comme les éruptions volcaniques ou la dispersion du pollen — ou par des activités industrielles. La concentration des aérosols est bien sûr variable.
Mouvements de l’air
L’air est aminé de mouvements incessants provoqués par des différences de température et de pression. En effet, la température de l’air, par exemple, décroît, dans la troposphère, de quelque 6 °C par kilomètre d’altitude. De quoi créer des mouvements de convection rapide. Les mouvements de l’air se ressentent notamment lorsque le vent souffle.

Le cumulus est un nuage cotonneux d’extension verticale, aux contours bien définis. En régions tempérées, sa base démarre à faible altitude, à quelques centaines de mètres du niveau de la mer et à moins de 2.000 mètres, d’après le site de Météo France. L’épaisseur du cumulus varie de 100 mètres à 5.000 mètres. Sa base est souvent sombre et son sommet blanc est éclairé par le Soleil. Le cumulus forme en altitude des « protubérances arrondies ». Ce nuage occupe souvent plusieurs étages de l’atmosphère, en particulier les étages inférieur (moins de 2.000 mètres d’altitude), moyen, voire supérieur (plus de 4.500 mètres).Les cumulus se forment généralement par beau temps en journée, à cause du réchauffement de la surface de la Terre sous l’action des rayons du Soleil. Par un courant ascendant, la vapeur d’eau s’élève, jusqu’à atteindre un niveau plus froid où l’eau peut se condenser. Les cumulus contiennent donc des gouttelettes d’eau. Le cumulus se forme parfois à partir d’autres nuages comme le stratus (un nuage bas formant une couche), l’altocumulus (un nuage plus élevé, avec des formes de galets ou de rouleaux) ou le stratocumulus (un nuage gris blanc).Les différents types de cumulusLes cumulus comprennent différents types de nuages :Le cumulus humilis, plutôt aplati, un nuage de beau temps qui se forme le matin, se développe le jour et disparaît le soir. Il reste dans l’étage inférieur de l’atmosphère.Le cumulus mediocris, de taille plus importante et qui s’élève plus en altitude. Ces nuages forment parfois des lignes parallèles, comme des rues de nuages dirigées par la direction du vent. Le cumulus mediocris peut atteindre l’étage moyen de l’atmosphère.Le cumulus congestus, étendu verticalement, qui peut être porteur d’averses et se transformer en cumulonimbus. Il monte parfois jusqu’à l’étage supérieur.Le cumulus fractus, un cumulus de mauvais temps, peu étendu verticalement, et dont les contours semblent déchiquetés. Ces petits nuages apparaissent parfois sous des nuages de pluie, mais ils peuvent aussi disparaître en cas de beau temps.

Cumulus

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Le [popupdefinition id=2037]cumulonimbus[/popupdefinition] r&eacute;sulte de la [popupdefinition id=1662]convection[/popupdefinition] de particules d'[popupdefinition id=4452]air[/popupdefinition] chaud et humide. Il diff&egrave;re des autres [popupdefinition id=14525]nuages[/popupdefinition] d'averses &agrave; la fois par son d&eacute;veloppement vertical et par son aptitude &agrave; donner naissance &agrave; des ph&eacute;nom&egrave;nes &eacute;lectriques. Souvent caract&eacute;ris&eacute; par une forme en enclume et une base sombre, il est g&eacute;n&eacute;ralement le signe d'une aggravation des conditions m&eacute;t&eacute;orologiques. Lieu : Mali. &copy; [popupdefinition id=2468]Nasa[/popupdefinition]'s Marshall Space Flight Center, Flickr, CC by-nc-nd 2.0<link http:="">

Le cumulonimbus, un nuage orageux

La Nasa (National Aeronautics and Space Administration) est une agence gouvernementale américaine, chargée d’exécuter le programme spatial civil. Aujourd’hui encore, elle est considérée comme un leader dans le domaine de l’aérospatiale. À son palmarès figurent les missions Apollo qui ont permis l’envoi des premiers Hommes sur la Lune, l’exploration de Mars par Curiosity ou encore les découvertes du télescope spatial Hubble.
Fondée le 29 juillet 1958 par le président Eisenhower, la Nasa vient remplacer le Naca (National Advisory Committee for Aeronautics), opérationnel depuis 1915. Guerre froide oblige, sa mission est alors de concurrencer le programme spatial soviétique. © Nasa
De nos jours, la Nasa emploie environ 20.000 personnes réparties dans une vingtaine d’institutions, comme le Goddard Space Flight Center, le Jet Propulsion Laboratory, le Langley Research Center ou encore le Kennedy Space Center. Elle accomplit des missions d’exploration et de recherche dans le domaine spatial et aérospatial par divers moyens : sondes, satellites, missions robotisées, etc. L’agence possède également un volet sciences de la Terre, pour étudier en particulier les effets du changement climatique.
Le Kennedy Space Center, en Floride, est une base de lancement située à proximité de Cap Canaveral. © Nasa
Les missions marquantes en cours et les projets futurs
La Nasa exploite la Station spatiale internationale (ISS), en coopération avec d’autres agences gouvernementales, où sont réalisées des recherches en astronomie, en sciences des matériaux et en biologie. Depuis 1990, l’agence exploite le célèbre télescope spatial Hubble, à l’origine d’avancées importantes dans notre connaissance de l’univers. Le très attendu James Webb Space Telescope viendra lui prêter main-forte en 2019.
Pour explorer Mars, la Nasa a lancé le programme Mars Science Laboratory (MSL), connu pour son rover Curiosity parcourant depuis 2012 le sol de la planète rouge à la recherche de traces de vie ancienne. Curiosity devrait être rejoint par l’atterrisseur InSight (lancement en mai 2018), puis viendra le rover Mars 2020, prévu pour le début des années 2020.
Dans le reste du Système solaire, des missions d’exploration étudient les géantes gazeuses, telle la sonde spatiale Cassini qui a plongé dans l’atmosphère de Saturne mi-septembre 2017 et la sonde New Horizons, toujours en activité, la première à avoir survolé Pluton et poursuit son exploration de la ceinture de Kuiper.

Nasa

Le cumulonimbus est un nuage dense à fort développement vertical, issu d'un cumulus, un nuage de beau temps, de basse altitude, c’est-à-dire inférieure à 2.000 m. Aux latitudes tempérées, la base du cumulonimbus se situe entre 300 et 3.000 m, d’après le site de Météo France. De grande dimension, ce nuage peut mesurer entre 5 et 12 km d’épaisseur et couvrir une surface de 5 à 15 km ! Le cumulonimbus se forme dans des conditions d’instabilité au niveau de la troposphère, qui est la première couche de l’atmosphère, située sous la tropopause.Dans un cumulonimbus, de forts courants verticaux provoquent d'importantes turbulences. Le cumulonimbus se développe verticalement jusqu'à ce qu'il rencontre une couche d'air stable, à la base de la stratosphère. Il prend alors une forme d’enclume ou de panache. Les courants ascendants à l’intérieur du cumulonimbus peuvent dépasser les 100 km/h. Quand le nuage a cette forme d’enclume et une base sombre, il est souvent le signe d'une aggravation des conditions météorologiques. Au niveau de la tropopause, la température est basse. C’est pourquoi il peut y avoir des précipitations ou des chutes de grêle, et un mouvement d'air descendant.Un nuage d’orageLes cumulonimbus sont les nuages d'orage qui peuvent apporter des éclairs, des averses et de la grêle. L’orage s’accompagne souvent de rafales de vent. Il a lieu dans des zones d’instabilité, avec de l’air chaud près du sol et froid en altitude. Les charges électriques se répartissent de la façon suivante, en trois couches :d’importantes charges positives en haut du nuage ;au centre du nuage, une vaste zone de charges négatives ;en bas du nuage, une petite zone de charges positives.Les différents types de cumulonimbusComme la tropopause a une altitude variable en fonction de la latitude, les cumulonimbus peuvent atteindre 17 km en zone tropicale, là où la tropopause est plus élevée.On distingue souvent différents types de nuages cumulonimbus, comme :le cumulonimbus calvus (chauve), qui ne produit que des averses ;le cumulonimbus capillatus (chevelu), souvent en forme d’enclume, de panache ou de chevelure ébouriffée, explique le site de Météo France. Ce type de nuage est à l’origine de vents violents et d’orages.

Cumulonimbus

Les mouvements de convection sont l’ensemble des mouvements internes (horizontaux ou verticaux) générés dans une masse fluide (liquide ou gaz). Ces mouvements peuvent notamment être dus aux différences de température ou aux différences de densité en divers points de la masse.
Convection, chaleur et convection forcée
Si une masse de liquide est réchauffée dans sa partie inférieure, le liquide chaud le plus voisin de la source thermique diminue en densité et tend à remonter en cédant la place à du liquide plus dense et plus froid. C'est ainsi qu'est généré un mouvement continu au sein de la masse, mouvement qui contribue au transport de la chaleur.
Dans le cas de la convection dite « forcée », le mouvement du fluide est initié par une cause autre que la variation de température, par une pompe, par exemple.
Après la conduction thermique et le transfert radiatif – le rayonnement –, la convection est le troisième phénomène physique à l’origine d’échanges de chaleur entre deux systèmes, que ceux-ci soient physiques, chimiques ou biologiques. Il s’accompagne invariablement d’un transfert de masse.
La convection dans la vie courante : casserole, chauffage et orages
Le phénomène de convection peut être observé dans bien des situations de la vie courante :
dans une casserole lors de la cuisson de pâtes ;dans les circuits de chauffage ;ou encore dans l’atmosphère lorsqu’apparaissent orages ou cyclones.Champ lexical : activité convective | mouvement convectif

Convection

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Les [popupdefinition id=14541]orages[/popupdefinition] supercellulaires se situent entre le courant ascendant et les courants descendants dans un [popupdefinition id=14525]nuage[/popupdefinition] comme un [popupdefinition id=2037]cumulonimbus[/popupdefinition]. Ils se caract&eacute;risent par la formation d'une cellule g&eacute;ante pouvant atteindre 20 kilom&egrave;tres de diam&egrave;tre. Au sein de cette structure, les [popupdefinition id=14560]vents[/popupdefinition] violents peuvent &ecirc;tre accompagn&eacute;s de pluies torrentielles et m&ecirc;me de gr&ecirc;le. Lieu : Nouveau-Mexique, &Eacute;tats-Unis. &copy; Greg Lundeen, Wikimedia Commons, DP

Un orage supercellulaire dévastateur

Le vent correspond au déplacement d’une masse d’air consécutif à des différences locales de température et de pression. D’une légère brise à une forte tempête, la vitesse et l’amplitude géographique des vents peuvent être très variables dans l’espace et dans le temps. Parfois destructeur, le vent participe à de nombreux processus sur Terre, comme l’oxygénation des océans et des rivières, ou l’érosion des sols et le déplacement de minéraux. L'Homme l’utilise aujourd’hui comme source d’énergie : l’éolien.
Principe de formation du vent
Deux paramètres principaux contribuent à la formation des vents à la surface de la Terre : la température et la pression. Par exemple, lorsqu’une masse d’air se réchauffe, elle s’élève en altitude au-dessus des couches plus froides, ce qui génère une diminution de la pression. Pour combler le vide, la masse d’air voisine va s’engouffrer dans l’espace laissé vacant : ce mouvement crée le vent.
Un exemple concret : celui de la brise de mer et la brise de terre. Le jour, la terre se réchauffe plus vite que la mer. L’air au-dessus de la terre s’élève et crée une dépression, compensée par l’air surplombant la mer, générant ainsi une brise qui circule de la mer vers le continent. À l’inverse, la nuit, l’eau conserve mieux sa chaleur et l’air de la terre se refroidit plus vite. Cette différence thermique génère un courant d’air de la terre vers la mer : une brise de terre.
La rotation de la Terre sur elle-même contribue également à la formation des vents, à leur localisation et à leur orientation, par la force de Coriolis. À cela, il faut également rajouter la topographie des continents qui peut favoriser les rencontres entre les masses d’air
La mesure du vent
La vitesse du vent se mesure à l’aide d’un anémomètre. Des échelles ont été établies afin d’estimer l’intensité des vents. L’échelle de Beaufort s’étale de 0 à 12. Elle repose sur la vitesse moyenne des vents sur une durée de 10 minutes, utilisée en association avec l’état de la mer qui en découle. Au niveau 0, le vent est nul, tandis qu’au niveau 12, les vents d’un ouragan soufflent à plus de 118 km/h, générant une mer déchaînée. L’échelle de Fujita se limite quant à elle à la classification des tornades, phénomène climatique générant les vents les plus violents à l’échelle de la Terre, mais sur une petite zone géographique.
L’éolien, l’énergie tirée du vent
Le vent fait également office d’énergie renouvelable et devient de plus en plus prisé afin de compenser les énergies fossiles, accusées de contribuer au réchauffement climatique, ou le nucléaire, du fait des potentiels dangers que cette source énergétique représente. En 2012 par exemple, en France, le vent a généré 14,9 térawattheures (TWh) d’électricité. En 2011, 459,9 TWh d’électricité ont été produits par l’énergie éolienne dans le monde.

Vent

Un orage est un phénomène météorologique violent correspondant à une perturbation atmosphérique consécutive à une rencontre entre une masse d’air chaud et une masse d’air froid. S’ensuivent des phénomènes convectifs associés à un type de nuage, les cumulonimbus, au cours desquels de fortes précipitations, souvent accompagnées de vents violents voire de la foudre et du tonnerre ou encore, exceptionnellement, une tornade peuvent frapper.
Orage : se protéger de la foudre en quelques conseils
Comment se forme un orage ?
Les orages se forment en toute saison et à toutes les latitudes bien qu’ils sévissent plus souvent en région tropicale. Ils se produisent lorsqu’un air chaud et humide à basse altitude est surmonté de masses plus sèches et froides. Des courants d’air verticaux se produisent dans les nuages, les cumulonimbus, qui gonflent.

Dans des conditions de chaleur (plus souvent l’été donc), ces courants d’air sont d’autant plus violents. Les déplacements de la vapeur d’eau ou des cristaux de glace modifient les paramètres électroniques à l’intérieur du nuage, favorisant la séparation des charges négatives en bas et des charges positives en haut. Ces conditions facilitent le déclenchement de la foudre.
De fortes pluies, ou parfois de la grêle voire de la neige, peuvent tomber au sol et entraîner des dommages. Si les pluies violentes peuvent engendrer des inondations, les grêlons parfois imposants peuvent ravager les bâtiments, les véhicules ou les cultures.

Orage

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Le morning glory cloud est un impressionnant [popupdefinition id=14525]nuage[/popupdefinition] en forme de rouleau. Il s'observe particuli&egrave;rement au nord de l'Australie, dans le golfe de Carpentarie et a &eacute;galement &eacute;t&eacute; vu dans d'autres r&eacute;gions du globe comme le Canada ou les &Eacute;tats-Unis.Lieu : Texas, &Eacute;tats-Unis.&copy; Kenneth Cole Schneider, Flickr, CC by-nc-nd 2.0

Le morning glory cloud, un impressionnant rouleau nuageux - Photos Futura

Un nuage correspond à un amas visible de gouttelettes d’eau (et de glace) issues de la condensation et d’aérosols, en suspension dans l’atmosphère d’une planète. Sur Terre, on les retrouve principalem...

Le morning glory cloud, un impressionnant rouleau nuageux

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Les [popupdefinition id=14525]nuages[/popupdefinition] lenticulaires, ou altoculumulus lenticularis, se cr&eacute;ent avec trois ingr&eacute;dients : de l'[popupdefinition id=4452]air[/popupdefinition] humide, du [popupdefinition id=14560]vent[/popupdefinition] et une montagne. Lorsque l'air rencontre un relief, il s'&eacute;l&egrave;ve l&agrave; o&ugrave; la temp&eacute;rature et la [popupdefinition id=17466]pression[/popupdefinition] sont plus basses. L'eau ne pouvant plus se maintenir &agrave; l'[popupdefinition id=15336]&eacute;tat gazeux[/popupdefinition], elle se condense et de petites gouttelettes apparaissent : c'est un nuage. Souvent, le nuage lenticulaire prend une forme allong&eacute;e et plate qui fait penser &agrave; celle d'ovnis comme les soucoupes volantes. Lieu : Californie, &Eacute;tats-Unis. &copy; Simon Bisson, Flickr, CC by-nc-nd 2.0<link http:="">

Les nuages lenticulaires, semblables à des ovnis

Un gaz est un état de la matière, tout comme les états solide et liquide. Dans l'état gazeux, les particules de matière qui composent un gaz (atomes, molécules ou ions) sont très éloignées les unes des autres et sont en mouvement constant et rapide. Ce mouvement dans toutes les directions et ces grandes distances entre les particules font que les gaz sont hautement compressibles et qu'ils prennent la forme et le volume du contenant dans lequel ils se trouvent.

Le saviez-vous ?
La matière est tout ce qui a une masse et occupe un espace. Elle existe sous différentes formes ou états, qui sont déterminés par les conditions de température et de pression auxquelles elle est soumise. Les trois états de la matière les plus courants sont solide, liquide et gazeux, mais il existe également d'autres états, tels que le plasma et les condensats de Bose-Einstein.

Les gaz n'ont donc ni forme ni volume définis et se dilatent pour remplir leur contenant. Ils sont facilement compressibles et ont une faible résistance à la déformation. Les exemples courants de gaz comprennent l'air que nous respirons, qui est un mélange de plusieurs gaz comme l'oxygène, l'azote et le dioxyde de carbone, ainsi que le gaz naturel, l'hélium et la vapeur d'eau.

Décomposition des caractéristiques physiques des gaz
Les caractéristiques des gaz sont nombreuses et variées. Voici quelques-unes des principales caractéristiques des gaz :

Faible densité : les gaz ont une faible densité en raison des grandes distances entre les particules qui les composent. Cela signifie que les gaz ont une masse par unité de volume plus faible que les solides et les liquides ;
Compressibilité : les gaz sont hautement compressibles en raison des grandes distances entre les particules. Cela permet la modification de la densité d'un gaz en réduisant le volume qu'il occupe, comme lorsqu'on le comprime dans un récipient ;
Expansion : les gaz ont tendance à se dilater pour occuper tout l'espace disponible dans un contenant, une propriété dictée par le mouvement constant et rapide des particules qui les composent ;
Pression : les gaz exercent une pression sur les parois du contenant due aux collisions des particules avec ces parois. La pression d'un gaz est directement proportionnelle à sa température et à sa densité ;
Diffusion : les gaz ont la capacité de se mélanger et de se répandre uniformément dans un espace, en raison du mouvement aléatoire et rapide des particules qui les composent ;
Énergie cinétique élevée : les particules de gaz possèdent une énergie cinétique élevée en raison de leur mouvement constant et rapide, ce qui affecte directement la température du gaz, celle-ci étant une mesure de l'énergie cinétique moyenne de ses particules.


Interaction des gaz avec d'autres substances
Outre leurs interactions entre eux, les gaz peuvent aussi interagir avec d'autres substances. Par exemple, un gaz peut se dissoudre dans un liquide, comme l'oxygène dans le sang. Toutefois, certains gaz ne sont pas complètement miscibles, comme le dioxyde de soufre et l'air, ou le chlore et l'hydrogène. Ces gaz peuvent former des mélanges hétérogènes ou réagir entre eux pour former de nouveaux composés.

Utilisations pratiques et impact environnemental des gaz
Les applications des gaz sont vastes et touchent divers secteurs. Les gaz nobles, par exemple, trouvent plusieurs utilisations en industrie, en science et en technologie pour leurs propriétés uniques. L'hélium est utilisé pour gonfler des ballons, l'argon dans la production de puces électroniques, le krypton et le xénon dans les lampes à décharge, et le radon dans certains traitements médicaux contre le cancer.

Les gaz à effet de serre comme le dioxyde de carbone (CO2), le méthane (CH4), le protoxyde d'azote (N2O), l'ozone (O3) et les CFC jouent un rôle crucial dans la régulation de la température terrestre par leur capacité à absorber et émettre des rayonnements infrarouges. Toutefois, leur concentration accrue due à des activités humaines amplifie l'effet de serre et contribue au réchauffement climatique, ce qui nécessite des mesures régulatrices strictes pour limiter leurs émissions.

Pour le physicien, le terme pression renvoie à une force — qui se mesure en newton (N) — exercée sur une surface donnée — mesurée en mètres carrés (m2). Dans le système international et depuis 1971, l’unité de mesure de la pression est le pascal (Pa). Ainsi une pression de 1 Pa correspond à une force de 1 N qui s’exerce sur une surface de 1 min 2 s. Le pascal est donc une unité de mesure caractéristique d’une faible pression.
De fait, d’autres unités de mesure de la pression plus appropriées peuvent être employées. Le bar (bar) notamment qui correspond à 105 Pa. Ou encore l’atmosphère (atm) qui équivaut à 101.325 Pa. Voire même le millimètre de mercure (mmHg) qui vaut 133 Pa.
La pression se mesure à l’aide d’un manomètre. Le plus ancien reposait sur la variation de hauteur d’une colonne de liquide sous la pression. Il a été inventé en 1643 par Evangelista Torricelli. Aujourd’hui, on parle plus de capteurs de pression ou de sondes de pression qui exploitent par exemple des variations de résistance ou de capacité électrique.
Une mesure de pression peut aussi bien être absolue que relative. Il existe alors une valeur de référence qui est généralement la pression normale correspondant par convention à 1 atm.
Au cœur du Soleil, la pression est de l'ordre de 1016 Pa ! © Pexels, Pixabay, CC0 Creative Commons
Le résultat des mouvements moléculaires
D’un point de vue microscopique, la pression est en fait le résultat de l’agitation incessante des atomes et des molécules et de leurs collisions, entre elles ou sur des obstacles. Le résultat d’un transfert de quantité de mouvement dans un gaz ou un liquide et ses effets sur des parois, réelles ou virtuelles. La pression s’exerce naturellement dans toutes les directions. Dans un gaz, elle augmente lorsque la vitesse à laquelle se déplacent les particules augmente. Lorsque la température du gaz augmente donc. Idem lorsque la masse volumique augmente puisqu’alors les collisions sont plus nombreuses.
Parmi les pressions les plus connues, remarquons celle que l’on appelle la pression atmosphérique. C’est la pression exercée par l’air contenu dans notre atmosphère. Sa valeur moyenne au niveau de la mer est de 101.325 Pa soit 1 atm et environ 1 bar. Notons qu’une pression atmosphérique élevée est synonyme de temps calme. En revanche lorsque la pression atmosphérique baisse, le temps tourne généralement à la pluie.

Pression

7260_les-nuages-lenticulaires--semblables-a-des-ovnis

Lorsqu'une [popupdefinition id=14566]masse d'air[/popupdefinition] chaud instable rencontre une masse d'air froid, les cons&eacute;quences peuvent &ecirc;tre catastrophiques : cela peut cr&eacute;er un [popupdefinition id=4414]tourbillon[/popupdefinition] d'air violent qui &eacute;tire les [popupdefinition id=14525]nuages[/popupdefinition] pour leur donner la forme d'un entonnoir. On parle alors d'entonnoir nuageux ou tuba. Si ce dernier touche le sol, on parle alors de [popupdefinition id=1459]tornade[/popupdefinition] et s'il touche l'eau, il devient une [popupdefinition id=12621]trombe marine[/popupdefinition]. Cela cr&eacute;e des [popupdefinition id=14560]vents[/popupdefinition] pouvant atteindre jusqu'&agrave; 500 km/h et qui ravagent tout sur leur passage. &copy; Justin1569, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0<link http:="">

Le redoutable entonnoir nuageux

La tornade est une perturbation atmosphérique tourbillonnaire de grande intensité mais de dimension limitée accompagnée de vents violents, contrairement à l’ouragan. Il s’agit du phénomène météorologique le plus violent et le plus destructeur, avec des rafales de plus 300 km/h, pouvant même atteindre plus de 700 km/h dans les cas les plus extrêmes. Néanmoins, son étendue géographique et sa durée de vie sont faibles.Formation des tornades La tornade commence à proximité d’un courant ascendant d’un orage. C’est pourquoi elle est généralement précédée de pluies violentes. Se forme une colonne nuageuse en forme de cône renversé ou d’entonnoir au niveau de la base d’un nuage (un cumulonimbus) jusqu’au sol. L’extrémité basse descend progressivement vers le sol, entraînant vers le haut les débris sur son chemin.Cette tornade F5, survenue à Manitoba, au sud-est du Canada, était d’une extrême violence. © Justin Hobson, Wikipédia, CC by-sa 3.0Elle se déplace ensuite en fonction du mouvement du nuage à partir duquel elle a été générée. Souvent, elle forme des zigzags, ou au moins une trajectoire incurvée, à une vitesse moyenne de 50 km/h, parfois plus. Elle arrache tout ou presque sur son passage au point de laisser sur le sol les stigmates de sa course sur un espace réduit. La différence de pression à l’intérieur et à l’extérieur du tourbillon contribue à amplifier les dégâts, du fait de l’appel d’air généré.Finalement, après quelques minutes, le cône remonte progressivement vers le nuage et disparaît, laissant revenir le calme.Classement des tornades : l’échelle de FujitaUne tornade est classée selon son intensité, sur l’échelle de Fujita, qui va de F0, avec des vents de moins de 115 km/h, jusqu’à F5, avec des vents de plus de 420 km/h, capables de tout détruire sur leur passage. Il existe quatre catégories intermédiaires.

Tornade

Une trombe marine est un tourbillon d'air et d'eau, s'élevant au-dessus de la surface et ressemblant à une tornade terrestre. On en distingue deux formes : la trombe d'air froid (la plus courante) et la trombe tornadique, similaire aux tornades terrestres.
La trombe d'air froid
Une trombe d'air froid peut se former lorsque deux conditions sont réunies : la rencontre de vents venant de directions différentes et la présence d'un air humide plus froid que les eaux sur lequel il arrive. Cet air s'échauffe au contact de la surface et s'élève. La rencontre de vents d'origines différentes peut alors engendrer un mouvement circulaire. Le cumul des deux phénomènes génère une colonne d'eau tournante. En altitude, l'humidité finit par se condenser et former un nuage convectif, au moins un cumulus et parfois un cumulonimbus.
La trombe tornadique
La trombe tornadique se forme dans des conditions similaires à celles qui créent les tornades terrestres. Il faut donc des variations brutales de directions des vents selon l'altitude (cisaillement des vents), de l'air chaud à la surface de l'eau et de l'air froid en altitude. Les trombes tornadiques sont associées à de violents orages.Champ lexical : trombe d'air froid | trombe tornadique

Trombe marine

Une masse d’air correspond à une zone de l’atmosphère plus ou moins importante dans laquelle les conditions de température, de pression et d’humidité sont globalement uniformes. Une masse d’air peut être chaude ou froide, humide ou sèche.
Formation des masses d’air
Les masses d’air naissent en différentes régions du Globe, ce qui leur confère des caractéristiques particulières qui peuvent évoluer au gré du temps et de leurs déplacements. Ainsi, elles se forment en zones polaires, continentales, maritimes ou tropicales.
Les fronts, lieux de rencontre des masses d’air
Lorsque deux masses d’air se rencontrent, elles forment un front à leurs frontières mais ne se mélangent pas. La masse la plus rapide chasse l’autre, ce qui débouche souvent sur des précipitations, et aboutit à la montée de la masse d’air la plus chaude. Celle-ci, sous l’effet de l’altitude, se charge en gouttelettes d’eau et en cristaux de glace qui finissent par précipiter. Un front peut être maintenu sur plusieurs milliers de kilomètres et se déplacer à une vitesse différente selon les régions.

Masse d’air

Terme utilisé dans le milieu marin, pour désigner les structures tourbillonnaires caractéristiques de la turbulence océanique à moyenne échelle (~100 km). Pour les grandes échelles, comme les grandes circulations anticycloniques à l'échelle d'un bassin océanique, on parle plutôt de « gyre ».

Tourbillon

7266_le-redoutable-entonnoir-nuageux

Nuages blancs et fins, les cirrocumulus sont constitu&eacute;s principalement de cristaux de glace. Ils sont situ&eacute;s &agrave; une altitude comprise entre 5.000 et 10.000 m&egrave;tres.Lieu : Alg&eacute;rie.&copy; Pir6mon, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0

Les cirrocumulus, des nuages blancs et fins

7250_les-cirrocumulus--des-nuages-blancs-et-fins

Les [popupdefinition id=13991]nuages noctulescents[/popupdefinition], litt&eacute;ralement &laquo; qui brillent dans la nuit &raquo;, se forment &agrave; 80 km de haut, dans la [popupdefinition id=4642]m&eacute;sosph&egrave;re[/popupdefinition]. On les observe principalement en &eacute;t&eacute;, lorsque le [popupdefinition id=3727]Soleil[/popupdefinition] se couche. Ce sont en effet des nuages de glace, qui ne se voient pas en pleine journ&eacute;e. Pour devenir visibles, il faut qu'ils puissent r&eacute;fl&eacute;chir la [popupdefinition id=326]lumi&egrave;re[/popupdefinition] &eacute;mise par le Soleil, par en dessous.Lieu : Pays-Bas.&copy; Hrald, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0

Les nuages noctulescents, les plus hauts des nuages

On désigne par le terme de « lumière visible » le spectre du rayonnement électromagnétique perceptible par l’œil humain.
La lumière blanche
Les longueurs d’ondes de la lumière visible s’échelonnent d’environ 380 nm (violet) à 780 nm (rouge). Le spectre visible est obtenu par décomposition de la lumière blanche par un prisme. Les caractéristiques et les propriétés de la lumière sont étudiées dans le cadre de l'optique.
Vitesse de la lumière
La lumière se propage dans le vide ainsi que dans la matière ; sa vitesse de propagation dépendant du milieu dans lequel elle se déplace. Dans le vide, la lumière se propage à la vitesse c de 3.108 m.s-1., c'est-à-dire 300.000.000 mètres par seconde, ou encore 300.000 kilomètres par seconde. La vitesse de la lumière dans le vide est l’une des constantes fondamentales de la physique.
Lumière, longueur d'onde et couleur
Autre caractéristique importante : sa longueur d’onde. Dans un milieu dispersif, celle-ci peut d’ailleurs influer sur la vitesse de propagation de la lumière. La longueur d’onde influe aussi sur la perception sensorielle de l’œil et donne ainsi à la lumière sa couleur.
Ondes électromagnétiques et photons : la dualité onde-corpuscule
D’un point de vue théorique, la lumière peut être représentée soit par des ondes électromagnétiques, soit par des photons. C’est ce que les physiciens appellent la dualité onde-corpuscule. Ainsi, certains phénomènes optiques (rayonnement du corps noir et loi de Planck, etc.) s’expliquent bien à l’aide de la théorie ondulatoire qui suppose que la lumière est une onde électromagnétique. Pour d’autres (effet photoélectrique, effet Compton, etc.), il faut supposer que la lumière est composée de corpuscules d’énergie nommés « photons ».
Physique : optique quantique et photons intriqués
La théorie quantique a formalisé cette surprenante dualité. Les photons possèdent à la fois les propriétés de particules – on peut les compter, par exemple – et celles d’ondes : ils peuvent interférer.
Les physiciens sont capables de manipuler des photons uniques ou des paires de photons dits intriqués. Ils étudient les phénomènes qui en découlent dans le cadre de l’optique quantique. Les applications potentielles sont prometteuses : cryptographie inviolable, calculs basés sur le qubit, etc.

Lumière

Etoile centrale du système solaire. 
Le Soleil est l'étoile la plus proche de la Terre, dont elle est distante d'environ 150 millions de kilomètres. Le Soleil est situé à 8,5 kparsecs du centre de la Voie lactée. Dans la classification des étoiles, le soleil est une étoile de type G2.
La masse du Soleil représente la majeure partie de la masse du système solaire. Elle est utilisée comme unité de masse pour les étoiles. L'énergie solaire, d'une importance capitale pour la Terre et notamment pour la vie, est produite par les réactions nucléaires qui se déroulent au coeur du Soleil. Agé d'environ 5 milliards d'années, le Soleil continuera à briller, avec une luminosité augmentant lentement, pendant une durée équivalente, avant d'évoluer en géante rouge et finalement de mourir.
Le mouvement apparent du Soleil par rapport à la Terre donne lieu aux saisons, dues à l'inclinaison du plan de l'écliptique par rapport à celui de l'équateur terrestre. 
La rotation de 27 jours du Soleil autour de lui-même a été découverte par Galilée en 1611. 
On distingue dans le Soleil diverses couches parmi lesquelles le noyau ou coeur, la zone radiative, la zone de convection, la photosphère (qui émet la majeure partie de la lumière solaire), la chromosphère et sa partie extérieure, la couronne. La densité décroît avec l'altitude, du noyau vers l'atmosphère. La température régnant dans le noyau est de l'ordre de 15 millions de kelvins. Elle décroît dans les zones radiatives et convectives. Dans la photosphère, qui constitue la surface visible du Soleil, elle est de l'ordre de 5800 K en moyenne. Dans les plus basses couches de la chromosphère, la température décroît avec l'altitude jusqu'à environ 4500 K, avant de croître à nouveau, surtout dans la zone de transition, où cette croissance est très forte sur une épaisseur réduite. La température de la couronne atteint des températures de l'ordre de 106 K. Cette température extrêmement élevée n'est pas encore totalement expliquée. 
L'atmosphère solaire est un milieu complexe constitué de plasma soumis à un champ magnétique intense, siège d'éruptions solaires et qui émet le vent solaire. Les taches solaires, qui apparaissent sombres à cause de leur température plus basse sont, comme la couronne, des radiosources. L'activité solaire liée à ces phénomènes varie de manière cyclique.
Récemment, l'héliosismologie a permis de mieux appréhender la structure interne du Soleil. La couche convective interne n'est connue que par les ondes étudiées dans cette discipline et par l'étude des neutrinos solaires, produits au cours des réactions nucléaires se déroulant dans le coeur. Le déficit des neutrinos solaires observés par rapport à ceux attendus est l'une des interrogations de l'astrophysique solaire. 
L'observation du spectre solaire s'effectue grâce à des spectrohéliographes. Ce spectre comprend des raies, connues depuis Fraunhofer (1814), qui signalent la présence d'hydrogène et d'hélium principalement et d'une soixantaine d'autres éléments. Il comprend également des bandes qui trahissent la présence de molécules dans l'atmosphère solaire.

Soleil

Les nuages noctulescents — NLC pour NoctiLucent Clouds — se forment dans l’environnement particulièrement froid — environ -120 °C — de la mésosphère, c’est-à-dire entre 75 et 85 km d’altitude. Ce sont les nuages les plus hauts jamais observés. Un peu comme les cirrus, ils présentent un aspect filamenteux, mince et allongé. Ils sont de couleur bleue argentée due à la réflexion de la lumière du soleil sur les cristaux de glace de moins de 10 nanomètres qui les composent.De même que les nuages nacrés, les nuages noctulescents ne s’observent que lorsque le soleil se trouve à quelques degrés — entre 6 et 12° — en dessous de l’horizon. Jusqu’à une à deux heures après (avant) que le soleil se couche (se lève) par exemple, du côté du nord-ouest (nord-est) pour un observateur situé dans l’hémisphère nord. L’astre du jour les éclaire alors par le dessous. Et la période la plus favorable à leur observation — toujours concernant l’hémisphère nord — se situe autour du solstice d’été. Car c’est l’époque où la mésosphère est la plus froide. Et le soleil finit (commence) sa course dans le ciel au plus près du nord.Les nuages noctulescents apparaissent principalement à des latitudes comprises entre 50 et 70°. Mais avec le réchauffement climatique, ils ont tendance à « descendre » vers des latitudes plus basses. © petraboekhoff, Pixabay, CC0 Creative CommonsNuages noctulescents : une part de mystèrePour que l'on assiste à la formation de ces nuages, les scientifiques estiment qu’il faut de la vapeur d’eau, des poussières et des températures très froides. Les premiers nuages noctulescents ayant été observés au moment d’une éruption volcanique en 1883, ils y a longtemps était pensé que ces nuages résultaient de cendres volcaniques. Puis, les poussières météoritiques ont aussi été pointées du doigt. Et de plus en plus, les chercheurs attribuent la formation de ces nuages à la vapeur d'eau larguée par les lanceurs spatiaux.Une autre piste évoquée est celle du réchauffement climatique. En effet, une hausse des émissions de méthane favoriserait elle aussi la concentration de vapeur d’eau dans la haute atmosphère. Une vapeur d’eau dont la condensation serait facilitée par le refroidissement de la mésosphère dû au réchauffement de la surface terrestre.Champ lexical : nuage mésosphérique | nuage noctiluque

Nuage noctulescent

La mésosphère est l'une des cinq couches de l'atmosphère terrestre : la troposphère, où nous vivons, puis la stratosphère, qui contient la couche d'ozone ; ensuite se trouve la mésosphère, suivie de la thermosphère et enfin l'exosphère, qui marque la transition vers l'espace. La mésosphère s'étend généralement de 50 à 85 kilomètres d'altitude au-dessus de la surface de la Terre, bien que ces limites puissent légèrement varier selon les définitions et les conditions locales. Elle est séparée de la stratosphère par la stratopause et de la couche supérieure (la thermosphère) par la mésopause. La mésosphère est une couche fascinante et complexe qui joue un rôle crucial dans la protection de notre Planète et la régulation de son climat.Caractéristiques de la mésosphèreL'une des caractéristiques les plus distinctives de la mésosphère est la diminution rapide de la température avec l'altitude. Contrairement à la stratosphère, où la température augmente avec l'altitude en raison de l'absorption des rayons ultraviolets par l'ozone, la mésosphère voit sa température baisser de manière significative. En effet, la température dans cette couche peut atteindre des valeurs très basses avec une température minimale d'environ -100 °C, la mésosphère est la couche la plus froide de l'atmosphère terrestre. Cette chute de température est due au fait que la mésosphère est située au-dessus de la stratosphère, où l'absorption des rayons solaires par l'ozone réchauffe l'air. Dans la mésosphère, il y a très peu d'ozone, et l'air est trop raréfié pour absorber efficacement l'énergie solaire. De plus, la mésosphère ne contient pas assez de gaz à effet de serre pour retenir la chaleur, contribuant ainsi à ses températures extrêmement basses. Sur cette image, la navette Endeavour semble chevaucher la stratosphère (en blanc) et la mésosphère (en bleu). Cette dernière est la couche la plus froide de l’atmosphère. C'est ici que les objets venus de l’espace commencent à se désintégrer. © Nasa, Wikipédia, DPChimie atmosphérique de la mésosphèreLa composition de la mésosphère est similaire à celle des couches inférieures de l'atmosphère, bien que certaines caractéristiques et concentrations de gaz diffèrent en raison de l'altitude et des conditions spécifiques de cette couche.Ses principaux constituants sont :Azote (N2) : environ 78 % de la composition de la mésosphère, similaire à la troposphère et la stratosphère ;Oxygène (O2) : environ 21 %, également comparable aux couches inférieures de l'atmosphère ;Argon (Ar) : environ 0,93 %, un gaz inerte présent en faibles concentrations.Gaz mineurs et traces :Dioxyde de carbone (CO2) : présent en petites quantités, environ 0,04 % ;Ozone (O3) : moins concentré que dans la stratosphère, mais encore présent en petites quantités ;Hydrogène (H2) et hélium (He) : présents en quantités très faibles, surtout à des altitudes plus élevées de la mésosphère ;Vapeur d'eau (H2O) : très faible concentration en raison de l'altitude et des températures extrêmement basses, mais jouant un rôle crucial dans la formation des nuages noctulescents.Caractéristiques spécifiques de la composition chimique de la mésosphère :La densité de l'air dans la mésosphère diminue avec l'altitude, rendant l'air extrêmement raréfié par rapport à la troposphère. Cette raréfaction signifie que, bien que la composition relative des gaz reste semblable, le nombre absolu de molécules par unité de volume est beaucoup plus faible.Les diverses couches de l'atmosphère terrestre. © Designua, Adobe StockPhénomènes et processus dans la mésosphèreLa mésosphère est le théâtre de plusieurs phénomènes atmosphériques importants. L'un des plus spectaculaires est dû à la vapeur d'eau qui peut y geler formant des nuages particuliers, les nuages noctulescents (noctilucent en anglais), à l'aspect irisé. Ils sont également connus sous le nom de « nuages polaires mésosphériques ».Ces formations nuageuses, rares et spectaculaires, sont formés par des cristaux de glace extrêmement petits, d'un diamètre typiquement inférieur à 100 nanomètre. Ces derniers se forment autour de particules de poussière qui peuvent provenir de diverses sources, y compris les météores désintégrés dans l'atmosphère. Ces nuages apparaissent à des altitudes comprises entre 76 et 85 kilomètres, faisant d'eux les nuages les plus élevés observables depuis la Terre. Ils sont le reflet de la complexité des interactions entre les différentes couches de l'atmosphère. Leur apparition est principalement visible pendant les crépuscules d'été, lorsqu'ils sont illuminés par le soleil couchant ou levant, donnant lieu à des spectacles lumineux impressionnants.Un autre phénomène notable est la présence d'ondes de gravité atmosphériques, qui jouent un rôle crucial dans le transfert d'énergie et de momentum entre les différentes couches de l'atmosphère. Ces ondes sont générées par des perturbations dans les couches inférieures de l'atmosphère, comme les courants-jets, les orages et les montagnes, et se propagent vers le haut, affectant la dynamique de la mésosphère. Nuages noctulescents dans le ciel de Laboe, en Allemagne. © Matthias Süssen, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0 La mésosphère, là où se désintègrent les météoresLa mésosphère est également connue pour être la région où la plupart des météores se désintègrent en entrant dans l'atmosphère terrestre. La friction avec les molécules d'air raréfié provoque leur combustion, créant des traînées lumineuses visibles depuis la surface de la Terre. En brûlant, les météores déposent des particules et des aérosols qui peuvent influencer la composition chimique et les processus de formation des nuages dans les couches inférieures de l'atmosphère. Importance de la mésosphèreLa mésosphère joue un rôle crucial dans la protection de notre Planète. En freinant et en brûlant la plupart des météores, elle protège la surface terrestre des impacts potentiellement dévastateurs. De plus, les processus dynamiques qui s'y déroulent, tels que les ondes de gravité et les marées atmosphériques, contribuent à la circulation globale de l'atmosphère et à la régulation du climat.La mésosphère, cette inconnueMalgré son importance, la mésosphère reste l'une des couches de l'atmosphère les moins étudiées. Cela est en grande partie dû à la difficulté d'accès : elle est trop haute pour les ballons météorologiques et trop basse pour la plupart des satellites. Les chercheurs utilisent des techniques comme les fusées-sondes et les radars pour étudier cette région, mais de nombreux aspects de la mésosphère restent encore à découvrir.

Mésosphère

7252_les-nuages-noctulescents--les-plus-hauts-des-nuages

Le [popupdefinition id=7397]brouillard[/popupdefinition] est un [popupdefinition id=14525]nuage[/popupdefinition] dont la base touche le sol. Pour qu'il se forme, il faut que le taux d'[popupdefinition id=14562]humidit&eacute; de l'air[/popupdefinition] soit suffisamment &eacute;lev&eacute;, que le [popupdefinition id=14560]vent[/popupdefinition] ne soit ni trop fort ni trop faible et qu'il y ait assez de noyaux de [popupdefinition id=2504]condensation[/popupdefinition] dans l'air. Si toutes ces conditions sont r&eacute;unies, de tr&egrave;s petites gouttelettes d'eau sont maintenues en suspension dans l'[popupdefinition id=850]atmosph&egrave;re[/popupdefinition], ce qui r&eacute;duit la visibilit&eacute; au sol. Il existe toutefois plusieurs processus par lesquels la vapeur d'eau se condense au voisinage de la surface terrestre et donc plusieurs types de brouillard.Lieu&nbsp;: Mississippi, &Eacute;tats-Unis.&copy; Roger Smith, Flickr, CC by-nc-nd 2.0

Le brouillard, ce nuage qui touche le sol

La condensation est un phénomène physique fondamental qui se produit lorsque la matière passe d'un état gazeux à un état condensé, solide ou parfois liquide. Deux aspects essentiels de ce processus sont la condensation liquide, également appelée liquéfaction, et la condensation solide, connue sous le nom de cristallisation.Condensation liquide (liquéfaction) : la transition gazeux-liquideLa condensation liquide implique la transition d'un gaz à un liquide. Ce processus se produit généralement lorsque la température d'un gaz atteint son point de saturation, conduisant à la formation de gouttelettes liquides. La condensation liquide est le résultat de la perte d'énergie thermique du gaz, provoquant la réduction de la vitesse moléculaire et favorisant ainsi l'agrégation moléculaire liquide. Ce phénomène est omniprésent dans la nature, illustré par la formation de rosée, la nucléation des nuages et la condensation des vapeurs atmosphériques.Mécanismes sous-jacents : forces intermoléculaires et températureLes forces intermoléculaires jouent un rôle crucial dans la condensation liquide. Les molécules de gaz, sous l'influence de forces attractives intermoléculaires, perdent de l'énergie cinétique, favorisant ainsi la transition vers un état liquide. La température est également un facteur clé ; plus elle diminue, plus les molécules ralentissent, facilitant la transition.Condensation solide (cristallisation) : passage gazeux-solideSi dans le langage courant le terme de condensation désigne généralement le changement d’état gaz-liquide, pour les physiciens il reste rattaché à un changement d’état gaz-solide.La condensation solide, ou cristallisation, représente la transition d'un gaz directement à un état solide, contournant l'étape liquide intermédiaire. Ce processus se manifeste souvent dans des conditions spécifiques, telles que la sublimation ou le refroidissement intense et rapide favorisant la solidification rapide des molécules. La formation de cristaux solides résulte de la réorganisation moléculaire à partir d'une structure gazeuse, formant un arrangement ordonné et régulier dans un réseau cristallin. Exemple de cristallisation lorsque la vapeur d’eau, présente naturellement dans l’atmosphère, se transforme en glace au contact d’une vitre très froide en hiver, formant du givre. © Pascal Huot, Adobe StockConditions et exemples de cristallisationLa cristallisation peut survenir lorsque les conditions atmosphériques favorisent la sublimation, où le gaz passe directement à l'état solide. Des exemples incluent la formation de cristaux de neige à partir de la vapeur d'eau dans l'atmosphère ou la sublimation du dioxyde de carbone (CO2) pour former du givre. La cristallisation peut également être provoquée par un refroidissement rapide d'une substance gazeuse, favorisant la solidification rapide des molécules. Par condensation, le diiode gazeux passe directement à l’état solide, sous forme de cristaux gris foncés. © Benjah-bmm27, Wikipédia, DPUn exemple de condensation est celui de vapeurs de diiode qui se condensent sous forme de cristaux sur des parois froides, sans passer par l'état liquide. Dans les températures normales de température et de pression, le diiode est à l’état solide. Mais, lorsque l’on chauffe des pastilles de diiode dans un tube à essai, des vapeurs violettes sont émises. Celles-ci sont d’ailleurs toxiques et irritantes et il faut prendre toutes les précautions nécessaires lors de l’expérience. La part de vapeurs qui touche le haut du tube, plus froid, se retransforme immédiatement en cristaux, sans passage par un état liquide. On dit qu’il y a condensation des vapeurs de diiode.

Condensation

L’atmosphère est, au sens large, une couche gazeuse qui enveloppe certains astres. La Terre ainsi que d’autres planètes ou les étoiles en sont pourvues. Une atmosphère peut contenir des particules en suspension (poussières, aérosols, etc.) ou atteindre des températures très élevées, comme c’est le cas pour les étoiles, engendrant alors une émission de lumière.Composition de l'atmosphère terrestreL’atmosphère terrestre est la partie la plus proche du sol de la Terre. C'est une couche de gaz qui entoure le globe maintenue par la force gravitationnelle et qui l'empêche de se disperser dans l'univers. Elle correspond à la couche de gaz et de particules qui entoure notre planète. L’air, inodore et incolore, se compose très majoritairement de diazote (78 %), de dioxygène (21 %) et d’autres gaz, dont l’argon et le dioxyde de carbone. Ceux-ci, cumulés aux particules en suspension, jouent un rôle fondamental dans le maintien de la vie : absorption partielle du rayonnement ultraviolet, tampon thermique ou réchauffement de la surface par effet de serre. Ainsi, entre le jour et la nuit, les températures fluctuent peu. Autre gaz, la vapeur d'eau peut se modifier et contenir aussi bien des éléments liquides tels que les embruns, la pluie…) ou solides tels que les grêlons, flocons de neige, particules de poussières. L'atmosphère transporte également des corps étrangers, résultant de l'activité humaine (pesticides, oxydes d’azote…) ou de processus naturels (pollens, particules issues d'éruption volcanique).L'atmosphère terrestre. © meteotek08, Flickr, Wikimedia Commons, CC by-sa 2.0Les couches de l'atmosphère terrestreSa limite est difficile à déterminer car il n’existe pas de frontière nettement dessinée. La Fédération aéronautique internationale a placé la frontière entre l'atmosphère et l'espace à 100 km et a baptisé cette limite Ligne de Kármán.Néanmoins, l’atmosphère terrestre se compose de plusieurs couches :
la troposphère, présente au niveau du sol jusqu’à une dizaine de kilomètres d’altitude et concentrant la majeure partie de la masse de l’air et des phénomènes météorologiques ;
la stratosphère, qui compose le niveau supérieur, jusqu’à 50 km d’altitude, et héberge la couche d’ozone, absorbant une grande partie du rayonnement solaire ;
la mésosphère, située entre 50 et 80 km d’altitude ;
la thermosphère, jusqu’à 800 km d’altitude ;
l’exosphère, qui se poursuit jusqu’à 50 000 km d’altitude, avec une densité gazeuse très faible.
L’atmosphère comme unité de pressionEn métrologie, symbolisée atm, l’atmosphère peut aussi désigner une unité de pression non incluse dans le système internationale. Elle équivaut à la pression atmosphérique normale au niveau de la mer, soit 101 325 pascals (Pa).

Atmosphère

L’humidité relative de l’air correspond à la quantité de vapeur d'eau dans l’air par rapport à la capacité maximale que ce dernier peut en contenir. L’humidité relative de l’air s’exprime en pourcentage (%) et dépend de la température et de la pression.
Un seuil de saturation de l’humidité de l’air
Une masse d’air ne peut pas contenir une quantité infinie de vapeur d’eau. En fonction des conditions de température et de pression, il existe un seuil de saturation au-delà duquel une partie de la vapeur d’eau retourne à l’état liquide. Lorsque la pression partielle de vapeur d’eau est égale à la pression de vapeur saturante, l’humidité relative de l’air est de 100 %. Néanmoins, si un rayon de soleil vient réchauffer la masse d’air, le seuil de saturation augmente et le degré hygrométrique est amené à diminuer, même si la quantité absolue de vapeur d’eau n’a pas évolué.
L'humidité de l'air augmente en fonction de l'altitude
En météorologie, l’humidité relative de l’air a plusieurs implications. D’une part, au fur et à mesure qu’une masse d’air monte en altitude, elle se refroidit. Son humidité relative augmente, jusqu’à atteindre le seuil de saturation, permettant la formation des gouttelettes d’eau qui, en se condensant, vont former des précipitations. Ensuite, l’humidité de l’air influe sur le ressenti de la température extérieure. En interférant avec les processus de transpiration, des degrés hygrométriques faibles ou élevés vont accentuer réciproquement la sensation de froid ou de chaleur.

Humidité de l’air

Le brouillard est une manifestation de l'humidité de l'air lorsque le point de rosée est atteint et que des microgouttelettes d'eau ou de glace sont en suspension, comme dans un nuage.

Différence entre brume et brouillard
Le brouillard se distingue de la brume car il est plus dense : la vision ne porte pas au-delà d'un kilomètre. Les épisodes de brouillard sont donc particulièrement dangereux lors des déplacements en véhicules. Des dispositifs sonores (corne de brume) ou radars sont alors employés.

Formation du brouillard
Le brouillard se forme principalement lors des périodes de refroidissement nocturne, lorsque la température de l'air chute jusqu'au point de rosée, causant ainsi la condensation de l'eau en microgouttelettes. Cette condition est souvent observée lors des nuits claires et calmes. Toutefois, il existe d'autres mécanismes de formation tels que le brouillard d'advection, qui se produit lorsque de l'air chaud et humide passe sur une surface froide, et le brouillard orographique, qui apparaît lorsque des masses d'air humide montent le long des pentes d'une montagne.

Impacts du brouillard sur l'environnement et la société
Le brouillard n'affecte pas seulement les activités humaines; il joue aussi un rôle écologique important. Par exemple, dans les déserts et les forêts, le brouillard peut fournir l'humidité nécessaire à la survie de certaines espèces de plantes et d'animaux. De plus, il aide à réguler la température de l'air en réfléchissant le rayonnement solaire entrant et en refroidissant l'atmosphère.
Sur le plan humain, le brouillard influence considérablement la sécurité des transports. Il réduit la visibilité sur les routes, les voies ferroviaires et dans les voies aériennes, augmentant ainsi les risques d'accidents. Les gestionnaires de la circulation aérienne et les services météorologiques travaillent constamment à améliorer les prévisions et les alertes pour minimiser ces risques.

Technologies de détection et de gestion du brouillard
Pour combattre les dangers liés au brouillard, diverses technologies ont été développées. Les systèmes de navigation modernes, tels que les GPS et les radars météo, sont essentiels pour surveiller et prévoir les conditions de brouillard. Des techniques de dissipation du brouillard, comme l'ensemencement chimique ou thermodynamique, sont également employées dans certains aéroports pour améliorer la visibilité.


Utiliser des phares anti-brouillard et réduire la vitesse lors de la conduite.
Maintenir une distance de sécurité accrue entre les véhicules.
Se tenir informé des prévisions météorologiques locales et respecter les alertes.

Ces mesures sont essentielles pour réduire les risques d'accidents liés au brouillard.

Le brouillard est plus qu'une simple gêne visuelle; c'est un phénomène impactant significativement à la fois l'écologie et la société. Comprendre sa formation et ses effets peut aider à mieux se préparer et réagir de façon sécuritaire lors de son apparition.

Brouillard

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Form&eacute;s dans la partie sup&eacute;rieure de la [popupdefinition id=2502]stratosph&egrave;re[/popupdefinition] &agrave; des altitudes variant entre 15 et 25 km, les [popupdefinition id=14525]nuages[/popupdefinition] nacr&eacute;s, ou [popupdefinition id=4446]nuages stratosph&eacute;riques polaires[/popupdefinition], tirent leurs noms de leurs irisations qui rappellent celles de la nacre.Ils sont constitu&eacute;s de cristaux de glace et parfois d'[popupdefinition id=750]acide[/popupdefinition] nitrique, ce qui leur donne une coloration orange. Ces nuages contribuent &agrave; l'appauvrissement de l'[popupdefinition id=723]ozone[/popupdefinition] stratosph&eacute;rique des p&ocirc;les : la transformation de dioxyde d'[popupdefinition id=13578]azote[/popupdefinition] en acide nitrique emp&ecirc;che le dioxyde d'azote de pi&eacute;ger le [popupdefinition id=14523]chlore[/popupdefinition], responsable de la destruction de la [popupdefinition id=4411]couche d'ozone[/popupdefinition].Lieu : Norv&egrave;ge.&copy; Kjetil Lenes, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0

Les nuages nacrés, des destructeurs de la couche d'ozone

La stratosphère correspond à la deuxième couche de l’atmosphère terrestre. Elle est située entre une dizaine (8 à 15) et une cinquantaine de kilomètres d’altitude, c'est-à-dire entre la troposphère, juste en dessous d'elle, et la mésosphère qui la chevauche. La stratosphère joue un rôle majeur dans les températures à la surface de la Terre.
La stratosphère et la couche d’ozone
Dans les étages supérieurs de la stratosphère, une couche d’ozone en concentration plus importante joue un rôle fondamental dans le maintien de la vie sur Terre et des températures. Ce gaz absorbe une partie du rayonnement ultraviolet (UV) du Soleil, nocif à trop forte dose pour les êtres vivants.

Stratosphère

La couche d'ozone est une couche de la stratosphère terrestre qui se trouve entre 20 et 50 km d'altitude. Elle se caractérise par une concentration en ozone (O3) proportionnellement plus importante que dans les autres couches de l'atmosphère, de l'ordre de dix parties par million (ppm).
Elle a la particularité d'absorber la plupart des rayonnements ultraviolets en provenance du Soleil qui sont nocifs pour vie (comme les UVB, qui peuvent altérer l'ADN).

Couche d'ozone

Du sel de table à l’eau de Javel, le chlore est partout autour de nous. Attention néanmoins à ses vapeurs jaunes...
Généralités
Symbole : ClNuméro atomique : 17Électrons par niveau d’énergie : 2, 8, 7Masse atomique : 35,453 uIsotopes les plus stables : 35Cl stable avec 18 neutrons (75,77 %), 37Cl stable avec 20 neutrons (24,23 %)Série : halogènes Groupe, période, bloc : 17 (VII), 3, pDensité : 0,0032 (gaz), 1,56 (liquide)Point de fusion : -101,5 °CPoint d’ébullition : -34,04 °C
Historique du chlore 
C’est en 1774 que le dichlore fut isolé par Scheele, mais il croyait qu’il avait affaire à un gaz composé. Davy, en 1809, montra qu’il n’en est rien et donna au chlore son nom actuel, issu du grec « chloros », « vert pâle », qui transcrit sa couleur.
Propriétés du chlore
Aux conditions ordinaires de température et de pression, le chlore est un gaz diatomique jaune-vert. Faisant partie des halogènes, il est extrêmement réactif avec la quasi-totalité des éléments mais quand même moins que le chlore. On lui connaît des composés avec le krypton et le xénon. Le chlore a la particularité d'être un comburant, comme l'oxygène.
Utilisation du chlore
Le chlore a notamment une triste réputation pour son utilisation comme gaz de combat au début du XXe siècle. Cependant, il est aussi présent dans nombre d'objets et d'applications courants. C'est l'un des composants de l'eau de Javel, où il sert de biocide et est employé plus largement pour le traitement des eaux de piscine.
Étant un produit décolorant, le chlore joue un grand rôle dans le blanchissement industriel du papier. Antiseptiques, peintures, insecticides, médicaments ou encore textiles en contiennent aussi. Le dérivé le plus important du chlore est le sel de table, le chlorure de sodium NaCl, qui représente un peu moins de 2 % de la masse des océans.
En chimie organique, le chlore est polyvalent et massivement utilisé : il est présent dans la formule du PVC (polychlorure de vinyle, ou PCV en français) et donne diverses propriétés aux composés organiques par substitution. L'isotope 36Cl, radioactif, est employé dans la datation par isotopes cosmogéniques.
Impact du chlore sur la santé
Chez l'Homme, le chlore est irritant, notamment pour le système respiratoire et les muqueuses. Les risques d'asthme et de rhinites allergiques sont exacerbés par la chloration des eaux de piscine. Pour ce qui est du traitement de l'eau pour la rendre potable, le chlore génère des sous-produits dont certains sont cancérogènes, génotoxiques ou encore toxiques.

Chlore

À température ambiante, l’ozone — de formule O3 et parfois appelé trioxygène — est un gaz dont les molécules de composent de trois atomes d’oxygène. Il est quasiment incolore — même s’il peut être perçu par une couleur bleutée —, mais dégage une odeur caractéristique proche de celle de l’eau de Javel dès une concentration de 0,01 ppm. D’où son nom dérivé du grec signifiant « exhaler une odeur ».Même s’il apparaît instable et qu’il a tendance à se décomposer en dioxygène, l’ozone est naturellement présent dans l’atmosphère terrestre. Dans la haute atmosphère, la stratosphère, il forme ce que l’on nomme la couche d’ozone qui protège la Terre de la majorité du rayonnement ultraviolet du soleil. On parle alors de bon ozone. Certains gaz, comme les CFC — comprenez les chlorofluorocarbones —, ont la fâcheuse tendance à catalyser la transformation de l’ozone en dioxygène. C’est l’origine du fameux trou de la couche d’ozone.Représentée ici, la structure de la molécule d’ozone. © Ben Mills, Wikipedia, Domaine publicL’ozone, à la fois protecteur et polluantOn trouve aussi de l’ozone dans la basse atmosphère, la troposphère. Son origine peut être plutôt naturelle lorsqu’il émane de feux de forêt par exemple. Mais elle peut aussi être plus directement anthropique lorsqu’il émane de gaz d’échappement ou de solvants. Et dans la basse atmosphère, l’ozone se transforme en un véritable polluant. Il est en effet alors nuisible à notre système respiratoire notamment, mais il peut aussi provoquer, par exemple, des irritations oculaires. Pour des concentrations de 50 ppm, l’ozone devient même mortel en quelques minutes seulement.Notez que l’ozone est également utilisé dans l’industrie. Il sert ainsi à désinfecter les eaux, d’égouts ou de piscines, à blanchir les textiles ou la pâte à papier ou encore à stériliser le matériel médical.

Ozone

Composant majoritaire de l’atmosphère terrestre sous forme de diazote (78 %) avec le dioxygène (21 %), l’azote est présent dans de nombreux composés organiques comme inorganiques.
Généralités
Symbole : N Numéro atomique : 7Électrons par niveau d’énergie : 2, 5Masse atomique : 14,007 uIsotopes les plus stables : 15N stable avec sept neutrons (99,634 %), 15N stable avec huit neutrons (0,366 %)Série : non-métauxGroupe, période, bloc : 15 (VA), 2, pDensité : 0,00125Point de fusion : -210 °CPoint d’ébullition : -196 °C
Historique de l’azote
On connaît des composés incluant l’azote, comme le salpêtre, depuis l’Antiquité, mais l’isolation de cet élément est attribuée à Rutherford en 1772, et indépendamment par Cavendish et Scheele. Le terme « azote », proposé par Lavoisier et forgé depuis le grec, signifie « privé de vie » car, contrairement à l’oxygène de l’air, l’azote ne contribue pas au vivant. Le symbole N, lui, provient du latin nitrogenum, lui-même issu du grec nitron gennan, « formateur de salpêtre ».
Propriétés de l’azote
Dans les conditions normales de température et de pression, l'azote est un gaz diatomique incolore et inodore. L'azote est trivalent dans la majorité des composés. Le diazote est généralement inerte, mais réagit spontanément avec le lithium et le magnésium. La liaison triple dans le diazote est l'une des plus fortes connues.
Utilisation de l’azote
La principale utilisation de l'azote réside dans la fabrication d'ammoniac, un important ingrédient industriel, principalement utilisé dans les engrais (qui provoquent une augmentation du taux de nitrates dans l'eau des nappes phréatiques) et pour produire de l'acide nitrique.
L'azote liquide (en réalité du diazote) est un réfrigérant commun utilisé en outre pour le stockage d'échantillons biologiques. Certains explosifs comme le trinitrotoluène (le célèbre TNT) et la nitroglycérine contiennent de l'azote. Le diazote gazeux est, entre autres, employé comme gaz de gonflage et dans les fours pour la fabrication de métaux hautement oxydables.
Effets de l’azote sur la santé
L’azote a principalement des effets sur la santé sous la forme de nitrates et de nitrites. Ces derniers peuvent réagir avec l’hémoglobine sanguine et atténuer l’efficacité du transport d’oxygène. Les nitrates peuvent provoquer une baisse du fonctionnement de la thyroïde, ainsi qu’un déficit en vitamine A. Nitrates comme nitrites peuvent être à l’origine de nitrosamides dont la plupart sont cancérogènes sur de nombreux organes. On trouve aussi l’azote dans les ions cyanure (CN-). Les composés qui en contiennent sont hautement toxiques.

Azote

Il existe plusieurs définitions d’un acide (Arrhénius, Brönsted…) mais la conception de Lewis est la plus large. Cette dernière précise qu’un acide est un accepteur de doublet d'électrons (donc possédant une orbitale vide).
Acide et base conjuguée
À tout acide correspond une base conjuguée et vice versa. Une base est par conséquent un donneur de doublet d’électrons. La force d'un acide et de sa base conjuguée sont liées. Si un acide est fort, sa base conjuguée est faible et réciproquement.
Généralités sur les acides
 Un acide colore de rouge le papier tournesol et possède un pH inférieur à 7.

Acide

Les nuages nacrés se forment dans la partie supérieure de la stratosphère. Ces nuages ont l’aspect des altocumulus lenticulaires ou des cirrus. Ils tirent leur nom de leurs irisations, qui ne sont pas sans rappeler celles de la nacre. Ces irisations sont particulièrement marquées quand le soleil se trouve à quelques degrés en dessous de l'horizon.
On trouve les nuages nacrés dans les stratosphères polaires en hiver, à des altitudes variant entre 15 et 25 km. Observés pour la première fois en 1885 par l’astronome amateur Robert Leslie, ces nuages contribuent à l’appauvrissement de la couche d’ozone et en particulier au niveau du trou en Antarctique. Ils sont composés d’éléments chlorés, catalyseurs pour la réaction de destruction de l’ozone.
Aujourd'hui, comme les nuages nacrés gagnent sans cesse du terrain, on les attribue volontiers au réchauffement climatique et à l'activité humaine.

Nuage nacré

7254_les-nuages-nacres--des-destructeurs-de-la-couche-d-ozone

Situ&eacute;s dans la partie basse de l'[popupdefinition id=850]atmosph&egrave;re[/popupdefinition], les [popupdefinition id=18077]cumulus[/popupdefinition] se distinguent en quatre types. Les cumulus fractus correspondent au premier stade de la formation d'un [popupdefinition id=14525]nuage[/popupdefinition] ou au contraire &agrave; la d&eacute;composition d'un nuage de plus grande taille. Tr&egrave;s l&eacute;gers et dispers&eacute;s, on les trouve souvent sous la base d'autres nuages plus importants. Lieu : Pennsylvanie, &Eacute;tats-Unis. &copy; Nicholas A. Tonelli, Wikimedia Commons, CC by 2.0<link http:="">

Le cumulus fractus, sous la base d'autres nuages

7278_le-cumulus-fractus--sous-la-base-d-autres-nuages

Le mamma, ou mammatus (&laquo; mamelle &raquo; en latin), d&eacute;signe un ph&eacute;nom&egrave;ne particulier et rare qui se produit &agrave; la base de certains [popupdefinition id=14525]nuages[/popupdefinition] si certaines conditions tr&egrave;s particuli&egrave;res sont r&eacute;unies. Ressemblant &agrave; de petites sph&egrave;res, les mammas se forment lorsque la partie instable d'un nuage survole une couche d'[popupdefinition id=4452]air[/popupdefinition] sec. Les gouttelettes et cristaux de glace contenus dans le nuage descendent alors vers la base tout en s'&eacute;vaporant. Cependant, certaines zones, plus humides et moins froides que les autres, continuent de descendre, d&eacute;stabilisant la base du nuage et cr&eacute;ant les mammas. G&eacute;n&eacute;ralement, leur [popupdefinition id=4126]couleur[/popupdefinition] est la m&ecirc;me que celle du nuage qui leur donne naissance, mais ils peuvent aussi prendre une tout autre couleur, ce qui donne au ciel un aspect irr&eacute;el. &copy; J&uuml;rgen Mangelsdorf, Flickr, CC by-nc-nd 2.0

Mammas orangés

La couleur, c'est ce qui permet de différencier deux objets de formes et de structures identiques, par exemple le drapeau italien du drapeau français. C'est aussi ce qui n'est ni blanc, ni gris, ni noir. Le blanc et le noir étant les bornes de la gamme des gris neutres.
Quelquefois, la couleur est utilisée pour désigner un objet, comme dans le cas d’un tube de rouge pour parler du rouge à lèvres, par exemple. La couleur est aussi parfois confondue avec la tonalité. Par exemple dans un ton vert, il y a plusieurs couleurs vertes, plus ou moins claires ou foncées. Une couleur est unique.
Il existe deux systèmes trichromatiques (trois couleurs primaires) :
par synthèse additive, dont les couleurs primaires sont rouge, vert et bleu (RVB) ;et par synthèse soustractive, dont les couleurs primaires sont cyan, magenta et jaune (CMJ).
La couleur du physicien
La couleur, c’est aussi la sensation produite par un rayonnement physiquement défini appelé stimulus. Celui-ci pénètre dans l'œil et est capté par des millions de cônes répartis dans la rétine mais surtout concentrés dans sa partie centrale, la fovéa, siège de la vision la plus distincte.
Pour le physicien, le terme de couleur renvoie donc à la couleur spectrale, c’est-à-dire à la perception sensorielle de l’œil humain en fonction de la longueur d’onde de la lumière qu’il reçoit. Ainsi, une lumière de longueur d’onde 550 nm est perçue comme étant de couleur verte. Le spectre visible est composé des sept couleurs de l’arc-en-ciel, soit rouge, orange, jaune, vert, bleu, indigo et violet. Le vert étant la couleur à laquelle l’œil humain est le plus sensible.
 L’œil humain peut différencier près de huit millions de nuances de couleurs. Pourtant, cet organe si avancé ne donne que peu d’informations à notre cortex pour créer une image. Alors que se passe-t-il exactement lorsque nous voyons ? Unisciel et l’université de Lille 1 nous expliquent, avec le programme Kézako, le fonctionnement de ce surprenant organe. © Unisciel
La production des couleurs
C’est en interagissant (absorption, diffusion, réfraction, interférences ou diffraction) avec la matière que la lumière produit des couleurs. La couleur bleue du ciel est ainsi le résultat d'une combinaison de plusieurs de ces phénomènes.
L’absorption de lumière est l’un des principaux mécanismes qui entrent dans le jeu des couleurs dans la vie courante. En effet, la plupart des matériaux ont pour particularité d’absorber certaines longueurs d’ondes de la lumière. Si, par exemple, les carottes nous apparaissent orange, c’est qu’elles contiennent du bêtacarotène qui absorbe les longueurs d’ondes comprises entre le violet et le vert et réfléchit la partie du spectre allant du rouge au vert.
La couleur du physicien des particules
Le physicien des particules utilise le terme « couleur » pour désigner un nombre quantique attribué aux quarks et aux gluons. Ainsi, les quarks existent en trois couleurs : rouge, bleu et vert. Les hadrons, quant à eux, sont de couleur neutre, c’est-à-dire blancs. Cependant, aucun rapport ici avec une perception visuelle que nous pourrions en avoir.
La notion de charge de couleur a été introduite pour expliquer la coexistence des quarks au sein des hadrons, tout en satisfaisant le principe d’exclusion de Pauli. Aujourd’hui, la chromodynamique quantique joue un rôle important dans le modèle standard de la physique des particules.

Couleur

7242_mammas-oranges

Lorsque l'[popupdefinition id=4452]air[/popupdefinition] rencontre un obstacle, une montagne par exemple, il doit s'&eacute;lever et voit sa [popupdefinition id=17466]pression[/popupdefinition] se r&eacute;duire, ce qui provoque un refroidissement de la vapeur d'eau. L'humidit&eacute; augmente alors et un [popupdefinition id=14525]nuage[/popupdefinition], appel&eacute; nuage orographique, se forme.Lieu&nbsp;: Suisse.&copy; Andrew Bossi, Wikimedia Commons, CC&nbsp;by-sa 2.5

Le nuage orographique, au sommet des montagnes

7262_le-nuage-orographique--au-sommet-des-montagnes

Comme leur nom l'indique, les [popupdefinition id=14525]nuages[/popupdefinition] en [popupdefinition id=14469]champignon[/popupdefinition] ressemblent &agrave; un champignon. Il s'agit d'un type de pyrocumulus, c'est-&agrave;-dire d'un nuage qui se cr&eacute;e au-dessus d'une source de [popupdefinition id=15898]chaleur[/popupdefinition] intense.Ils se forment lorsqu'une grande [popupdefinition id=15213]masse[/popupdefinition] de [popupdefinition id=15336]gaz[/popupdefinition] chaud appara&icirc;t subitement au niveau du sol cr&eacute;ant une forte instabilit&eacute;. Le champignon atomique d'Hiroshima est le plus connu, mais d'autres explosions, plus restreintes, peuvent conduire &agrave; ce type de ph&eacute;nom&egrave;ne.Lieu : Kansas, &Eacute;tats-Unis.&copy; M Stewart, Flickr, CC by-nc-nd 2.0

Le nuage en champignon, un type de pyrocumulus

La masse est une propriété physique fondamentale d'un corps. Elle rend compte, dans une bonne approximation, de la quantité de matière contenue dans ce corps indépendamment de l'endroit où il se trouve.

L'unité de la masse : le kilogramme
La masse se représente par le symbole m et, dans le Système international, son unité est le kilogramme (kg).

Il existe en réalité, deux types de masse :

la masse d'inertie qui indique la résistance qu'un corps oppose à une modification de son mouvement sous l'action d'une force ;
la masse gravitationnelle, relative à la gravitation à laquelle le corps est soumis.


Dans les faits, ces deux grandeurs sont équivalentes. L'expérience a montré en effet qu'elles étaient égales à 10^-12 près.

Ne pas confondre masse et poids
Si, dans la vie courante, la confusion ne prête pas à conséquence, il est de bon ton pour tout apprenti physicien de bien faire la différence entre poids et masse.

Le poids, également appelé « masse gravitationnelle », exprime la force de gravitation qu'un corps exerce sur un autre. Ainsi le poids varie selon l'endroit dans lequel on place le corps en question. Sur la Lune, un corps présentera un poids six fois moindre que sur la Terre. L'unité de poids est le Newton (N).

Masse et poids sont liés par la relation suivante :

poids = masse x g

où g représente l'accélération de la pesanteur en un lieu donné

Profondeur scientifique autour de la masse
Le concept de masse occupe une place essentielle à la fois en physique classique et en physique moderne. Elle est souvent comparée ou pensée en relation avec la densité qui est la masse par unité de volume. L'importance de la masse apparaît également de manière cruciale dans la théorie de la relativité d'Einstein, où elle est liée à l'énergie d'un corps par l'équation célèbre E=mc², indiquant que l'énergie (E) est égale à la masse (m) fois la vitesse de la lumière (c) au carré.

Expériences et équivalences
Historiquement, les expériences de la balance de Cavendish et les travaux ultérieurs ont permis de préciser les mesures des masses de manières extrêmement précises, soulignant l'importance cruciale de précision dans les études scientifiques sur la gravitation et les forces fondamentales.

Applications et implications technologiques de la masse
La compréhension correcte de la masse est également fondamentale dans de nombreux domaines appliqués tels que l'ingénierie, l'aérospatiale et les technologies des transports, où le poids des matériaux par rapport à leur résistance peut déterminer l'efficacité de l'ensemble du système.

La masse n'est pas seulement un indicateur de la quantité de matière, mais un concept central dans notre compréhension de l'univers, affectant les domaines allant des lois fondamentales de la physique à des applications pratiques dans la technologie et l'industrie.

Masse

Les champignons, ou plus justement les mycètes, regroupent de nombreuses espèces, formant ensemble l’un des cinq règnes du vivant. Bien que longtemps considérés comme des algues, et donc des plantes, ils se distinguent du règne végétal par de nombreuses caractéristiques, notamment par l’absence de chloroplastes, faisant d’eux des êtres hétérotrophes pour le carbone. D’après la classification phylogénétique, ils sont plus proches des animaux, formant avec eux l’essentiel du super-règne des opistochontes. Tous dérivent en effet d’un ancêtre eucaryote aquatique capable de se mouvoir à l’aide d’un flagelle.
Caractéristiques des champignons
Les mycètes présentent une grande diversité, certains étant unicellulaires (les levures) tandis que la plupart sont pluricellulaires. Tous sont eucaryotes et hétérotrophes, se nourrissant par nécrotrophie (matière organique inerte), biotrophie (parasitisme, comme les mycoses), ou symbiose (comme les lichens). Ils synthétisent des molécules qui ne sont pas retrouvées ailleurs dans le domaine du vivant. Enfin, ils se reproduisent par l’intermédiaire de spores non flagellées (voire uniflagellées), contenues dans des structures spéciales appelées sporophores. Chez les eumycètes, les champignons qui peuvent être cueillis, ce sont les sporophores (formés du pied et du chapeau) qui sont apparents et récoltés.
Classification des champignons
Le règne des mycètes se divise en quatre grands taxons, aux caractéristiques propres :
 les ascomycètes, produisent des spores regroupées en général par huit et contenues dans un sac, appelé asque, duquel elles sont projetées à maturité ; les basidiomycètes, dont les spores non flagellées se développent à l’extrémité des basides, cellules spécialisées, avant dispersion par le vent ; les chytridiomycètes, seuls champignons à posséder encore des spores uniflagellées, critère qui permet de les considérer comme des mycètes primitifs ; les gloméromycètes. 
Les oomycètes et les myxomycètes, autrefois rangés dans le règne fongique, ont depuis été exclus et rangés dans d’autres taxons.Champ lexical : mycète | fungi

Champignon

7268_le-nuage-en-champignon--un-type-de-pyrocumulus

Avec son aspect bourgeonnant, le [popupdefinition id=18077]cumulus[/popupdefinition] est souvent compar&eacute; &agrave; un [popupdefinition id=7623]chou-fleur[/popupdefinition]. Ce [popupdefinition id=14525]nuage[/popupdefinition] n'emp&ecirc;che g&eacute;n&eacute;ralement pas le [popupdefinition id=3727]Soleil[/popupdefinition] de briller car il est souvent dispers&eacute; dans le ciel. Les parties &eacute;clair&eacute;es par le Soleil sont d'un blanc &eacute;clatant mais la base est relativement sombre.&copy; Woody, Flickr, CC by-nc-nd 2.0

Le cumulus, un nuage bourgeonnant

Saison du chou-fleur
Le chou-fleur est un légume plus particulièrement consommé à la saison hivernale, entre octobre et avril.
Qualités nutritionnelles du chou-fleur
Avec une faible valeur énergétique (24 kilocalories pour 100 grammes), le chou-fleur est riche en vitamine C et source de vitamine B9. Il dispose d'une quantité importante de potassium et de fibres.
Variétés de choux-fleurs
Il existe une vingtaine de variétés de choux-fleurs, qui se distinguent selon leur saison de maturité. Ainsi, il existe des choux-fleurs de printemps, d’été, d’automne et d’hiver.
Choisir le chou-fleur 
De la même espèce que le chou, le chou-fleur est consommé pour son méristème floral hypertrophié. Il faut choisir une tête (ou pomme) ferme avec des inflorescences blanches, sans taches, avec un grain fin et serré.

Chou-fleur

7256_le-cumulus--un-nuage-bourgeonnant

Malgr&eacute; ces &eacute;pais [popupdefinition id=14525]nuages[/popupdefinition] au-dessus de l'oc&eacute;an Pacifique, le [popupdefinition id=3727]Soleil[/popupdefinition] parvient quand m&ecirc;me &agrave; se frayer une place dans le ciel...&copy; christopher walling, Flickr, CC by-nc-nd 2.0

Nuages sur l'océan Pacifique

7272_nuages-sur-l-ocean-pacifique

La Cr&ecirc;te, plut&ocirc;t habitu&eacute;e au [popupdefinition id=3727]Soleil[/popupdefinition], peut aussi accueillir des [popupdefinition id=14525]nuages[/popupdefinition] inqui&eacute;tants comme ceux de cette [popupdefinition id=11095]photographie[/popupdefinition].Lieu : Cr&ecirc;te.&copy; Theophilos Papadopoulos, Flickr, CC by-nc-nd 2.0

Nuages menaçants en Crête

La photographie est la technique permettant de fixer des images grâce à la lumière. Ce terme désigne également l'image obtenue par un tel procédé et la branche des arts graphiques lui étant dédiée.

Inventée en 1826 par Joseph Niépce


Ce procédé se base sur deux types de connaissances : l'optique, permettant de capter et de livrer une image en un point précis, et la chimie, servant à fixer l'image obtenue sur une surface. Les premières avancées d'optique sont lointaines et débutent sous Aristote qui crée déjà des images inversées à partir d'un trou dans le mur d'une chambre noire. Les alchimistes découvrent, au XVIe siècle, que le chlorure d'argent noircit à la lumière du soleil.
Plusieurs expériences sont lancées : en 1780, Jacques Charles arrive fugitivement à fixer une silhouette sur du papier imbibé de chlorure d'argent, Thomas Wedgwood, en 1802, utilise du nitrate d'argent, John Herschel, en 1819, opte pour l'hyposulfite de sodium, futur fixateur. En 1826, Joseph Niépce, lithographe français, a l'idée d'associer les trois procédés afin de fixer l'image sur des plaques d'étain qu'il prend soin de recouvrir de bitume de Judée, durcissant à la lumière. Il tire la première épreuve positive réclamant à son auteur un temps d'exposition de huit heures. La première photographie prise par Joseph Niépce est une représentation d'une aile de sa propriété de Saint-Loup-de-Varennes.

Évolution de la photographie
Son inventeur décède en 1833, mais Louis Daguerre poursuit les travaux et découvre le développement de l'image latente qui permet notamment de réduire le temps de pose. La photographie ne cesse ensuite d'évoluer avec les inventions du négatif, de l'image souple, de la couleur, du film et des photographies instantanées, en relief, photos numériques, de synthèse et astronomiques.

Impact culturel et sociétal de la photographie
Depuis son invention, la photographie a profondément impacté la société en documentant de manière fidèle et rapide les événements historiques, les catastrophes naturelles, les figures politiques et les événements familiaux. Elle a transformé la manière dont nous percevons le monde, mais aussi la façon dont l'histoire est enregistrée et transmise aux générations futures. De plus, elle joue un rôle crucial dans les médias, l'éducation, et même la justice, en apportant une preuve visuelle qui peut appuyer ou infirmer des témoignages oraux.

Techniques et matériel modernes
Avec l'avènement du numérique, les techniques photographiques se sont simplifiées et démocratisées. Les appareils photo modernes, incluant les smartphones, permettent à presque tout le monde de capturer des images de haute qualité. En outre, le développement du logiciel de retouche photo a ouvert la voie à une créativité sans précédent, permettant aux photographes de modifier et d'améliorer leurs photos après la prise de vue.

Photographie dans l'éducation et la science
La photographie est également un outil pédagogique efficace, utilisé dans de nombreuses disciplines scientifiques pour étudier des phénomènes difficiles à observer autrement. En biologie, par exemple, elle permet de documenter les étapes de différents processus biologiques, tandis qu'en astronomie, elle est essentielle pour étudier les corps célestes et les phénomènes cosmiques distants.

Photographie

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Les [popupdefinition id=14525]nuages[/popupdefinition] v&eacute;hiculent dans le ciel des milliards de tonnes d'[popupdefinition id=6619]eau douce[/popupdefinition] issue des oc&eacute;ans.Lieu&nbsp;: mer d'Irlande.&copy; Adrian Kingsley-Hughes, Flickr, CC&nbsp;by-nc-nd 2.0

Nuages sur la mer d'Irlande

Du point de vue de la salinité, une eau douce est une eau dont la salinité est inférieure à 0,5.
Du point de vue de la dureté, une eau douce est une eau dont le titre hydrotimétrique (TH) est inférieur à 15°f. C'est donc une eau pauvre en calcium et magnésium.

Importance de l'eau douce dans les écosystèmes
L'eau douce est essentielle à la vie sur Terre. Présente principalement dans les lacs, les rivières, les étangs, les marais et les aquifères, elle constitue seulement environ 2,5% de toute l'eau sur Terre, dont une grande partie est stockée sous forme de glaciers ou de neiges perpétuelles. Les écosystèmes d'eau douce jouent un rôle crucial dans la biodiversité, offrant habitat, nourriture et eau pour une multitude d'espèces animales et végétales.

Cycle hydrologique et régénération de l'eau douce
L'eau douce est également une partie intégrante du cycle hydrologique, où elle s'évapore des surfaces aquatiques, se condense dans l'atmosphère, puis retombe sur terre sous forme de précipitations. Ce processus naturel de circulation et de renouvellement de l'eau est vital pour maintenir non seulement les habitats naturels, mais aussi pour les ressources en eau des populations humaines.

L'utilisation de l'eau douce par les humains
Les applications de l'eau douce sont multiples et essentielles à divers secteurs. Principalement, l'agriculture, l'industrie, et le secteur résidentiel dépendent énormément de cette ressource limitée.

 Agriculture: L'irrigation consume la majorité de l'eau douce utilisée mondialement, permettant la culture de nourriture même dans les régions arides.
 Industrie: L'eau est utilisée comme refroidisseur, solvant et agent de nettoyage dans plusieurs processus industriels.
 Usage domestique: De la cuisine à la toilette, l'eau douce est une composante quotidienne indispensable au bien-être humain.


Défis environnementaux et conservation
Malgré son importance vitale, l'eau douce est une ressource sous pression due à la croissance démographique et économique. La pollution, le surpompage des aquifères, la déforestation, et les changements climatiques menacent sa qualité et sa disponibilité. Face à ces défis, la conservation de l'eau douce et la gestion durable s'imposent comme des impératifs urgents.
Des mesures telles que la mise en œuvre de technologies plus économes en eau, la réutilisation traitée de l'eau, la protection des zones humides qui rechargent les aquifères, et l'éducation des populations sur l'importance de cette ressource sont vitales pour sa préservation.

L'impact des changements climatiques sur les ressources en eau douce
Les changements climatiques représentent une menace significative pour les ressources en eau douce. La modification des régimes de précipitations et l'augmentation des températures globales affectent la disponibilité de l'eau, provoquant sécheresses et pénuries dans de nombreuses régions du monde. L'élévation des températures peut également affecter la qualité de l'eau, en augmentant les risques de prolifération d'algues toxiques et en diminuant l'oxygène disponible, nuisible à la vie aquatique.

Alors que le monde avance, il est crucial que les politiques de gestion de l'eau douce et les technologies de conservation évoluent pour répondre aux défis présents et futurs. Sensibiliser au rôle irremplaçable de l'eau douce dans notre écosystème et auprès des besoins humains, est un pas de plus vers un avenir durable pour tous.

Eau douce

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Arcus

Ciel

Types de nuage

Nuage multicolore

Cumulus fractus

Cumulo nimbus

Nuage lenticulaire

Apparition d’un nuage

Épais nuage

Genre de nuages

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