1. Tout commence par l’évaporation : l’eau devient invisible
La pluie, c’est de l’eau qui revient au sol. Avant ça, elle doit d’abord le quitter.
L’eau s’évapore :
à la surface des océans, mers, lacs et rivières ;
sur les sols humides après la pluie ;
à partir de la végétation (évapotranspiration : les plantes relâchent de l’eau par leurs feuilles).
Quand elle s’évapore, l’eau liquide devient vapeur d’eau, un gaz invisible mélangé à l’air.
Même un ciel parfaitement bleu contient de la vapeur d’eau.
Plus il fait chaud, plus l’air peut contenir de vapeur d’eau. C’est dans les zones chaudes et humides que le “réservoir” de vapeur est le plus rempli.
2. De la vapeur d’eau au nuage : condensation en gouttelettes
Un nuage, ce n’est pas de la vapeur d’eau (invisible), mais des gouttelettes d’eau liquide (ou parfois des cristaux de glace) très fines.
Pour qu’un nuage apparaisse, il faut que la vapeur d’eau se condense.
Ça se produit généralement quand :
De l’air humide se met à monter.
En montant, il se refroidit (baisse de pression → expansion → refroidissement).
À une certaine température, appelée point de rosée, l’air ne peut plus garder toute sa vapeur d’eau sous forme de gaz.
L’excès de vapeur se transforme en gouttelettes : c’est la condensation → nuage.
Mais il manque encore un détail important : la condensation ne se fait pas “dans le vide”.
La vapeur d’eau a besoin de supports microscopiques pour se déposer.
Ces supports sont des aérosols présents dans l’air :
poussières ;
grains de sel marin ;
particules de pollution ;
pollen, cendres, etc.
La vapeur d’eau se condense sur ces particules, qui deviennent des noyaux de condensation.
Autour de chacun d’eux, se forme une minuscule gouttelette de nuage.
Un nuage, c’est donc :
de l’air + des millions de gouttelettes d’eau + de minuscules particules.
3. Les gouttelettes de nuage sont beaucoup trop petites pour faire de la pluie
À ce stade, on a un joli nuage. Mais pour qu’il pleuve, il reste un gros problème :
Une gouttelette de nuage fait environ 0,01 mm de diamètre.
Une goutte de pluie typique fait entre 1 et 3 mm.
En volume, une goutte de pluie représente des milliers de gouttelettes de nuage.
Les gouttelettes de nuage :
sont ultra légères ;
tombent très, très lentement ;
sont facilement maintenues en suspension par les mouvements de l’air.
Résultat : même si un nuage contient énormément d’eau, ça ne suffit pas pour qu’il pleuve.
Il faut que certaines gouttes deviennent beaucoup plus grosses que les autres, assez pour “gagner” la bataille contre la résistance de l’air et tomber réellement.
4. Comment une goutte grossit jusqu’à devenir goutte de pluie ?
Il existe deux grands mécanismes de formation des gouttes de pluie dans les nuages :
Le mécanisme “chaleur” → surtout dans les nuages chauds (toutes les gouttes sont liquides).
Le mécanisme “glace” → dans les nuages froids (mélange gouttes d’eau en surfusion + cristaux de glace).
Souvent, les deux coexistent.
4.1 Dans les nuages chauds : collision et coalescence
Dans les nuages chauds (toute la colonne du nuage est au-dessus de 0 °C), les gouttelettes restent liquides.
Ce qui se passe :
Certaines gouttelettes deviennent un peu plus grandes que les autres (par hasard, variations locales…).
Elles tombent un peu plus vite à travers le nuage.
En tombant, elles rattrapent et percutent des gouttelettes plus petites.
Elles fusionnent (coalescence) et deviennent de plus en plus grosses.
C’est une sorte de boule de neige version liquide :
plus la goutte est grosse,
plus elle tombe vite,
plus elle attrape de gouttes,
plus elle grossit…
Lorsque la goutte atteint une taille suffisante, elle devient une goutte de pluie capable de survivre à la descente jusqu’au sol (si l’air en dessous n’est pas trop sec).
4.2 Dans les nuages froids : cristaux de glace contre gouttelettes surfondues
Dans beaucoup de nuages, surtout ceux qui montent en altitude, une partie du nuage se trouve dans des régions sous 0 °C.
Là-haut, on trouve :
des cristaux de glace,
des gouttelettes d’eau en surfusion (eau liquide à température négative, ce qui est possible dans l’atmosphère).
La vapeur d’eau préfère se déposer sur la glace plutôt que sur l’eau liquide :
Les cristaux de glace “pompent” la vapeur d’eau de l’air.
Les gouttelettes en surfusion s’évaporent partiellement, alimentant cette vapeur.
Les cristaux de glace grossissent aux dépens des gouttelettes liquides.
Quand un cristal devient assez gros :
il peut tomber et, en traversant des couches plus douces, fondre et devenir une goutte de pluie,
ou, s’il fait froid jusqu’au sol, rester flocon de neige.
C’est un mécanisme très important dans les nuages épais et les perturbations de grande échelle.
5. À quel moment la goutte tombe-t-elle vraiment ?
Une goutte (ou un flocon) commence à réellement “être de la pluie” pour nous quand :
sa vitesse de chute dépasse clairement la capacité de l’air ascendant à la retenir ;
sa taille est suffisante pour qu’elle ne s’évapore pas complètement en route.
Dans un nuage d’orage, par exemple :
les mouvements verticaux peuvent être très puissants,
des gouttes ou grains de glace peuvent faire plusieurs allers-retours vers le haut et le bas,
grossissant à chaque cycle,
jusqu’à devenir des gouttes de pluie très grosses… ou de la grêle.
Si l’air en dessous du nuage est très sec, une partie des gouttes peut :
s’évaporer avant d’atteindre le sol → on observe des virga (traînées de pluie qui ne touchent pas la surface).
Le nuage “pleut”, mais le sol reste sec.
6. Pourquoi certaines pluies sont fines et d’autres violentes ?
Le type de pluie dépend :
du type de nuage,
de l’épaisseur du nuage,
de l’intensité des mouvements verticaux,
de la structure de la masse d’air.
6.1 Pluie continue : nimbostratus
Les nimbostratus sont de grands nuages épais, étendus horizontalement, typiques :
des perturbations d’ampleur (fronts chauds, fronts occlus).
Ils produisent :
de la pluie (ou neige) continue,
souvent de faible à modérée intensité,
sur de grandes zones et pendant plusieurs heures.
Les ascendances sont plus douces, mais la couche nuageuse est très épaisse et assez uniforme.
6.2 Averses et orages : cumulonimbus
Les cumulonimbus sont les nuages d’orage :
énormes colonnes verticales,
avec une base sombre et un sommet en enclume.
A l’intérieur :
les ascendances sont très fortes,
l’eau circule en permanence entre le bas et le haut,
les gouttes et glaçons grossissent rapidement.
Ils produisent :
des averses violentes,
des intensités de pluie très fortes mais souvent de courte durée,
parfois de la grêle.
Pour simplifier :
nuage épais et large, mais dynamique modérée → pluie continue ;
nuage très instable et très vertical → averses, orages.
6.3 Bruine : stratus et nuages bas
Dans certains stratus bas, les gouttelettes restent très petites :
on parle de bruine,
ce sont des gouttes minuscules qui tombent lentement.
On ne voit pas vraiment la “pluie”, mais on finit mouillé quand même.
7. Où va la pluie après être tombée ?
Une fois au sol, l’eau ne fait pas que rester là. Elle :
s’infiltre dans les sols,
alimente les nappes phréatiques,
ruisselle dans les rivières et fleuves,
remplit les lacs,
retourne vers les océans.
Puis, à nouveau, elle s’évapore.
C’est le cycle de l’eau :
évaporation → nuage → pluie/neige → ruissellement/infiltration → évaporation → …
La pluie n’est donc pas un épisode isolé, mais une étape d’un cycle permanent qui redistribue l’eau sur la planète.
8. En résumé
Pour répondre simplement à “Comment se forme la pluie ?” :
L’eau s’évapore des océans, lacs, sols, végétation → vapeur d’eau invisible dans l’air.
De l’air humide monte, se refroidit et atteint la saturation → la vapeur condense en gouttelettes sur des particules → nuage.
Au départ, ces gouttelettes sont trop petites pour tomber jusqu’au sol.
Dans le nuage, certaines gouttes grossissent :
par collision-coalescence (gouttes qui se percutent et fusionnent) dans les nuages chauds ;
par croissance de cristaux de glace aux dépens de gouttelettes en surfusion dans les nuages froids.
Quand les gouttes ou cristaux sont assez gros, ils deviennent des gouttes de pluie (ou des flocons), capables de dépasser la résistance de l’air et de ne pas s’évaporer entièrement pendant leur chute.
Selon le type de nuage et la dynamique de l’atmosphère, on obtient :
de la pluie fine ou bruine (stratus, nuages bas),
de la pluie continue (nimbostratus),
des averses ou orages intenses (cumulonimbus).
En bref :
La pluie, ce sont des milliards de minuscules gouttes qui, après avoir voyagé en vapeur et en nuage, deviennent enfin assez grosses pour revenir vers nous… et boucler le cycle de l’eau.
