Quelle est la forme d'une goutte de pluie?
La forme d’une goutte de pluie n’est pas celle d’une larme : les petites gouttes, jusqu’à un millimètre de diamètre environ, sont presque parfaitement sphériques, et les plus grosses s’aplatissent par-dessous en tombant, prenant l’allure d’un petit pain rond ou d’un hamburger, face plate tournée vers le sol. La goutte effilée vers le haut que dessinent les illustrateurs n’existe que dans l’instant où une goutte se détache d’un robinet ou d’une feuille ; en chute libre dans l’air, elle ne garde jamais cette silhouette.
Pourquoi une petite goutte est-elle ronde ?
La réponse tient à la tension superficielle. Les molécules d’eau s’attirent mutuellement ; celles qui se trouvent à la surface, moins entourées que les autres, sont tirées vers l’intérieur. La surface se comporte comme une membrane élastique qui cherche à occuper la plus petite aire possible pour un volume donné. Or la forme qui enferme un volume avec la surface minimale est la sphère. Tant que la goutte est petite, cette force l’emporte sur toutes les autres, et la goutte reste ronde, qu’elle tombe ou qu’elle flotte en apesanteur.
Pourquoi une grosse goutte s’aplatit-elle ?
En tombant, la goutte rencontre la résistance de l’air. Plus elle est grosse, plus elle tombe vite et plus la pression de l’air sur sa face inférieure augmente, tandis que l’air contourne ses flancs. Au-delà d’un millimètre environ, cette pression suffit à déformer la sphère : le dessous s’aplatit, voire se creuse légèrement, et le dessus reste bombé. Vers quatre à cinq millimètres de diamètre, la déformation devient telle que la goutte se creuse en parachute, puis se fragmente en gouttes plus petites. C’est pourquoi il n’existe pratiquement pas de gouttes de pluie de plus de six millimètres.
À quelle vitesse tombe une goutte ?
Une goutte accélère jusqu’à ce que la résistance de l’air équilibre son poids ; elle tombe ensuite à vitesse constante, dite vitesse limite. Cette vitesse dépend de la taille : les gouttelettes de bruine, de moins d’un demi-millimètre, descendent lentement et semblent flotter ; les plus grosses gouttes d’averse atteignent environ neuf mètres par seconde. La forme aplatie des grosses gouttes augmente leur résistance et limite leur vitesse.
Comment naissent les gouttes de pluie ?
- Dans le nuage, la vapeur d’eau se condense sur de minuscules particules, poussières ou sels marins, pour former des gouttelettes de quelques centièmes de millimètre.
- Ces gouttelettes, trop légères pour tomber, grossissent en se heurtant et en fusionnant les unes avec les autres : c’est la coalescence.
- Dans les nuages froids, des cristaux de glace croissent aux dépens des gouttelettes, puis fondent en tombant dans l’air plus chaud.
- Une goutte de pluie typique, d’un à deux millimètres, réunit ainsi l’eau de plusieurs centaines de milliers de gouttelettes de nuage.
Une forme qui a des conséquences visibles
La forme des gouttes n’est pas un simple détail. C’est parce que les petites gouttes sont sphériques que la lumière du soleil s’y réfracte et s’y réfléchit de façon régulière, produisant l’arc-en-ciel. Les radars météorologiques, eux, tirent parti de l’aplatissement des grosses gouttes : en comparant les échos renvoyés horizontalement et verticalement, ils estiment la taille des gouttes et l’intensité de la pluie.
vous devez être connecter pour déposer un commentaire connecter