MÉTÉORES
On appelle couramment «météores» les phénomènes atmosphériques directement perceptibles autres que les nuages. Ils apparaissent au niveau du sol (rosée, gelée blanche), dans la troposphère (pluie, neige) ou dans les couches les plus élevées de l’atmosphère (aurores polaires).
Très divers de nature, ces phénomènes peuvent être classés, comme l’a proposé l’Organisation météorologique mondiale, en quatre groupes suivant leur nature et les conditions de leur formation: les hydrométéores , constitués par des particules d’eau sous forme liquide ou solide, en chute ou en suspension dans l’atmosphère, et qui peuvent se déposer sur des objets au sol ou se trouvant dans l’atmosphère libre; les lithométéores , particules solides autres que la glace, principalement poussière ou résidus de combustion, en suspension dans l’air ou soulevées par le vent; les photométéores , phénomènes optiques non liés à des décharges électriques, engendrés par réflexion, réfraction, diffraction ou interférences de la lumière solaire ou lunaire; enfin, les électrométéores , qui comprennent les manifestations électriques de l’atmosphère, visibles ou audibles.
L’intérêt que présentent les météores est multiple: la plupart sont des éléments de ce que l’on nomme «le temps»; leur étude a permis aussi de mieux connaître les propriétés de l’atmosphère, en particulier ses couches supérieures, ainsi que celles de phénomènes physiques comme l’électricité ou la lumière.
1. Hydrométéores
Les hydrométéores sont toutes les manifestations aqueuses de l’atmosphère, qu’elles tombent des nuages (cf. PRÉCIPITATIONS Météorologie), qu’elles proviennent de la mer ou d’un manteau neigeux ou qu’elles se déposent sur le sol, les plantes ou les objets.
La pluie est constituée de particules liquides dont le diamètre est de l’ordre de 0,5 à 3 mm, pouvant atteindre 7 mm dans les cas d’averses. La vitesse de chute de ces gouttes varie entre 2 et 10 m/s. Il arrive parfois que des nuages renferment une quantité anormalement forte de fines particules de sable ou de poussière soulevées du sol au cours d’une tempête sur des régions désertiques ou d’une éruption volcanique. Ces particules, souvent transportées à des distances considérables, peuvent être entraînées au sol avec les gouttes de pluie; on assiste alors à une «pluie de boue».
Quand les gouttelettes ont un diamètre inférieur à 0,5 mm, la précipitation prend le nom de bruine ; les minuscules gouttelettes, très nombreuses, paraissent flotter dans l’air dont les mouvements peuvent ainsi être rendus visibles.
La neige est constituée de cristaux de glace, généralement hexagonaux, plus ou moins ramifiés en étoiles [cf. NEIGE]. Lorsque l’air qu’ils traversent est très froid, les cristaux s’agglomèrent en flocons. La vitesse de chute de ces flocons est de l’ordre de 1 m/s. La neige peut prendre des aspects plus compacts: petits grains de glace blancs ou opaques qui rebondissent en atteignant le sol (neige en grains ) ou grains un peu plus gros (de 2 à 5 mm) qui se cassent facilement au contact d’un sol dur (neige roulée ); les grains, mêlés à des flocons de neige ou à des gouttes de pluie, tombent souvent sous forme d’averse.
La chasse-neige est un ensemble de particules de neige soulevées par un vent fort et turbulent; elle peut être basse ou élevée (plus de 1,80 m au-dessus du sol). La chasse-neige entraîne habituellement la formation de congères.
Le grésil est constitué de gouttes de pluie congelées ou de flocons de neige fondants recongelés au voisinage du sol; ou encore il peut être dû à la recongélation de l’eau provenant d’une fusion partielle des granules. Ceux-ci, inférieurs à 5 mm, présentent des analogies avec les grains de glace de la neige; comme eux, ils rebondissent sur le sol et l’on peut entendre le bruit de leur impact si le sol est dur.
La grêle est une précipitation de globules ou morceaux de glace (grêlons) dont le diamètre varie de 5 à 50 mm, tombant soit séparément, soit agglomérés en blocs irréguliers; les grêlons sont formés de grains de grésil entourés presque exclusivement d’une série de couches de glace transparente (1 mm d’épaisseur au moins) alternant avec des couches translucides.
Les prismes de glace , cristaux de glace non ramifiés, en formes d’aiguilles, de colonnes ou de plaques, sont si ténus qu’ils semblent en suspension dans l’air; ils sont fréquents dans les régions polaires, par très basse température dans des masses d’air stable.
Le brouillard – on dit qu’on est en présence de brouillard quand la visibilité horizontale est réduite à moins de 1,5 km environ [cf. BROUILLARD] – est produit par une population de très petites gouttes d’eau en suspension dans l’atmosphère; dans le brouillard glacé, l’eau est remplacée par de minuscules cristaux de glace.
La brume – quand la visibilité horizontale reste supérieure à 1 km – est provoquée par de très fines gouttelettes d’eau ou particules hygroscopiques humides en suspension dans l’atmosphère.
Les embrums consistent en des gouttelettes d’eau projetées par le flot qui se brise ou arrachées aux crêtes des vagues par un vent violent.
La rosée est un dépôt au sol, ou à proximité du sol, de gouttes d’eau provenant de la condensation par advection ou par rayonnement de la vapeur d’eau contenue dans l’air limpide ambiant; la rosée blanche est un dépôt blanc de gouttes de rosée congelées.
La gelée blanche se forme de manière analogue à la rosée, par température inférieure à 0 0C, en donnant des dépôts de glace ayant l’aspect d’aiguilles, d’écailles ou de plumes.
Le givre blanc , dû à la congélation rapide de gouttelettes d’eau en surfusion (brouillard ou nuages), est friable et se présente comme une masse croûteuse séparée par des inclusions d’air.
Le verglas , dépôt de glace habituellement lisse et homogène, provient de la congélation de gouttes de bruine ou de pluie en surfusion sur le sol, sur des objets dont la surface est à une température inférieure ou peu supérieure à 0 0C. Une autre variété de verglas apparaît lorsque des gouttes non surfondues touchent une surface à température nettement au-dessous de 0 0C (givrage des avions).
Les trombes sont des tourbillons de vent généralement très intenses, animés d’un mouvement de giration (le plus souvent de sens cyclonique); elles se manifestent par une colonne ou un cône nuageux en forme d’entonnoir renversé (tuba), sortant de la base d’un cumulo-nimbus, et par un «buisson», constitué soit par de l’eau soulevée à partir de surfaces liquides, soit par des poussières et des débris divers arrachés du sol (arbres, toitures, etc.); le diamètre de la colonne est ordinairement d’une dizaine de mètres, mais peut cependant atteindre quelques centaines de mètres; l’air est calme de part et d’autre.
2. Lithométéores
L’atmosphère contient souvent des particules solides de nature non aqueuse. On laissera de côté le cas des particules météoritiques, d’origine extraterrestre [cf. MÉTÉORITES], pour mentionner les éruptions volcaniques paroxysmales – comme celles du El Chichón, en 1982, ou du Pinatubo, en 1991 –, qui injectent jusque dans la stratosphère d’énormes quantités de gaz et de poussière s’étendant progressivement sur la majeure partie du globe pendant plusieurs mois, voire plusieurs années.
La brume sèche et la brume de sable sont respectivement liées à la suspension dans l’atmosphère, soit de particules sèches extrêmement petites et assez nombreuses pour que l’air prenne un aspect opalescent, soit de particules de poussière ou de sable entraînées du sol en altitude par une tempête. On appelle tourbillon l’ensemble de poussière ou de sable soulevé du sol sous forme d’une colonne tourbillonnante de hauteur variable et de faible diamètre, à axe sensiblement vertical. Si les particules sont soulevées à des hauteurs faibles ou modérées par un vent suffisamment fort et turbulent, leur ensemble produit une chasse-poussière ou une chasse-sable , basse ou élevée (visibilité horizontale notablement réduite au-dessus de 1,80 m). Portées à de très grandes hauteurs, elles donnent lieu à des tempêtes de poussière ou de sable , la partie antérieure de ces tempêtes peut avoir l’aspect d’une gigantesque muraille, dite «mur» de sable ou de poussière, qui accompagne souvent des cumulo-nimbus et les masque plus ou moins.
3. Photométéores
Les photométéores ont pour origine la lumière émise par le Soleil ou par la Lune.
Phénomènes de halo
Les phénomènes de halo (cf. figure) sont constitués par un groupe de phénomènes optiques ayant la forme d’anneaux, de colonnes, d’arcs ou de foyers lumineux, qui résultent de la réfraction ou de la réflexion de la lumière par des cristaux de glace en suspension dans l’atmosphère (nuages cirriformes, brouillard glacé, etc.).
Les halos dus à la réfraction de la lumière «solaire» peuvent comporter certaines colorations, alors que les phénomènes engendrés par la Lune sont toujours blancs. Le halo le plus fréquent, appelé «petit halo» (220 de rayon), nous apparaît comme un anneau lumineux en majeure partie blanc, centré sur l’astre éclairant; il présente une frange rouge, souvent peu visible, sur son bord intérieur, une frange violette sur son bord extérieur, la portion du ciel située entre l’astre et le halo semble plus sombre que le reste.
Parfois apparaît un halo circulaire de 460 de rayon, appelé «grand halo»; il est moins lumineux que le petit halo.
Une «colonne lumineuse» blanche, sous forme de lumière continue ou non, peut être vue quelquefois à la verticale de l’astre, au-dessus et au-dessous de celui-ci.
Il arrive que des «arcs tangents» (supérieurs ou inférieurs) touchent le petit ou le grand halo en son point le plus haut et en son point le plus bas; ils sont souvent très courts et peuvent même se réduire à un foyer lumineux. On peut aussi observer l’«arc circumzénithal supérieur», arc à forte courbure d’un petit cercle horizontal situé près du zénith, de couleurs brillantes avec le rouge à l’extérieur et le violet à l’intérieur, ainsi que l’«arc circumzénithal inférieur», arc largement ouvert, d’un cercle horizontal de grand rayon, situé près de l’horizon. Le premier ne s’observe que si la hauteur angulaire de l’astre est inférieure à 320; le second, que si la hauteur angulaire est supérieure à 580. L’arc supérieur touche le grand halo, quand il est visible, pour une hauteur de l’astre d’environ 220; l’arc inférieur touche ce même halo pour une hauteur de 680. Si la hauteur angulaire de l’astre s’écarte des valeurs indiquées ci-dessus, les arcs s’éloignent de plus en plus du grand halo; il est possible d’apercevoir ces arcs sans que le grand halo soit visible.
Le «cercle parhélique» est un cercle blanc, horizontal, situé à la même hauteur angulaire que le Soleil. Des foyers lumineux peuvent se produire en certains points du cercle; le plus souvent, un peu à l’extérieur du petit halo («parhélies» comportant fréquemment de vives couleurs); plus rarement, à une distance azimutale de 1200 à partir du Soleil («paranthélies»); et, très rarement, à l’opposé du Soleil («anthélie»). Les phénomènes correspondants engendrés par la Lune sont respectivement: le «cercle parasélénique», les «parasélènes», les «parantisélènes» et l’«antisélène». Ces phénomènes sont quelquefois reliés au petit halo par des arcs disposés obliquement appelés «arcs de Lowitz».
L’image du Soleil ou «faux Soleil» apparaît sur certains nuages glacés, à la verticale et au-dessous du Soleil, sous forme d’une tache blanche et brillante; ce phénomène ne peut être observé que d’un aéronef ou d’un lieu très élevé.
Couronnes, irisations, gloire
Les couronnes sont dues à la diffraction de la lumière solaire ou lunaire, et traversent une couche de brume ou de brouillard ou un nuage mince de très petites particules d’eau liquide ou de glace. Elles sont composées d’une à trois séries d’anneaux colorés, centrés sur l’astre, et de rayons relativement faibles. Dans chaque série, l’anneau intérieur est violet-bleu et l’anneau extérieur rouge. La série la plus proche de l’astre présente habituellement un anneau extérieur de teinte rougeâtre ou châtain, «l’auréole», dont le rayon est en général inférieur à 50.
Les irisations sont des couleurs observées sur les nuages, tantôt entremêlées, tantôt ayant l’aspect de bandes sensiblement parallèles aux couleurs des nuages. Les couleurs prédominantes sont le vert et le rose, souvent avec des nuances «pastel», brillantes, ressemblant à celles de la nacre. Le processus de la formation des irisations est, jusqu’à environ 100 du Soleil, principalement la diffraction; au-delà de cette valeur, principalement le phénomène d’interférences.
La gloire apparaît sous forme d’une ou plusieurs séries d’anneaux colorés, vus par un observateur aérien autour de son ombre portée sur un nuage constitué en grande partie de petites gouttelettes d’eau ou sur du brouillard.
Arc-en-ciel
L’arc-en-ciel est un groupe d’arcs concentriques dont les couleurs vont du violet au rouge, engendrés par la lumière solaire ou lunaire sur un «écran» formé par des gouttes d’eau (pluie, bruine ou brouillard). Ce phénomène est dû principalement à la réfraction et à la réflexion de la lumière. Dans le cas de la lumière lunaire, les couleurs sont très atténuées, certaines inexistantes.
L’arc-en-ciel principal est un arc coloré qui est situé à l’opposé de l’astre lui donnant naissance, et dont le centre se trouve sur le prolongement de la ligne joignant l’astre à l’œil de l’observateur; cela explique qu’un arc-en-ciel puisse former un anneau complet lorsque l’observateur le regarde d’un sommet élevé ou d’un aéronef. Les couleurs, dites «couleurs de l’arc-en-ciel»: rouge, orangé, jaune, vert, bleu, indigo et violet, sont rarement aperçues toutes à la fois; les couleurs visibles et la largeur de la bande qu’elles occupent dépendent des dimensions des gouttes ou des gouttelettes. Dans tous les cas, le violet est à l’intérieur, avec un rayon de 400, et le rouge à l’extérieur, avec un rayon de 420.
En plus de l’arc-en-ciel principal, on peut observer: un arc secondaire, rouge à l’intérieur (rayon de 500), violet à l’extérieur (rayon de 540), des arcs surnuméraires qui le bordent, étroits et colorés (verts, violets ou orangés), dus à des phénomènes d’interférences, et l’«arc-en-ciel blanc» sur un «écran» de brouillard ou de brume, bordé à l’extérieur par une fine frange rouge et à l’intérieur par une frange bleue.
Autres photométéores
On peut citer, parmi les phénomènes liés aux variations de l’indice de réfraction atmosphérique: le mirage (avec deux types: inférieur, supérieur), le tremblotement , la scintillation , le rayon vert .
Enfin, les «teintes crépusculaires» sont dues à la réfraction, à la dispersion et à l’absorption sélective des rayons solaires et comportent: la lueur pourpre , l’ombre de la Terre et l’arche anticrépusculaire , l’Alpenglühen et les rayons crépusculaires .
4. Électrométéores
Orage
L’orage [cf. ORAGES] consiste en une ou plusieurs décharges brusques d’électricité atmosphérique, se manifestant par une lueur brève et intense (éclair) et par un bruit sec ou un roulement sourd (tonnerre).
L’éclair, c’est-à-dire la décharge, peut jaillir d’un nuage ou se produire au sein de celui-ci; il peut aussi, mais plus rarement, jaillir d’objets élevés (paratonnerres, mâts de navire, etc.) ou de montagnes.
On distingue trois grands types d’éclairs:
– Les décharges au sol ou foudre éclatent entre un nuage et le sol, suivent une trajectoire sinueuse et présentent, orientées vers le bas, des ramifications prenant naissance à partir d’un chenal principal bien marqué (éclair en trait ou en bande).
– Les décharges internes ou éclairs en nappe se produisent à l’intérieur d’un nuage orageux ou entre deux de ces nuages, sous forme d’une illumination diffuse. Les éclairs dits «éclairs de chaleur» entrent dans cette catégorie; ils consistent en lueurs diffuses observées à l’horizon, provenant d’orages très éloignés.
– Les décharges atmosphériques affectent la forme de décharges sinueuses, souvent ramifiées à partir d’un chenal principal; elles jaillissent d’un nuage orageux mais sans atteindre le sol.
On remarque parfois, immédiatement après un coup de foudre, un globe de feu qui a reçu le nom d’«éclair en boule»; le diamètre de ce globe serait compris entre 10 et 20 cm, mais on en aurait aperçu de un mètre de diamètre; se déplaçant lentement, il disparaît brusquement en produisant une violente explosion.
À proximité immédiate de la décharge au sol, on entend d’abord un bruit qui ressemble à celui d’un papier que l’on déchire puis une sorte de «sifflement» précédant le craquement sec final. À faible distance de l’éclair, le tonnerre se manifeste par un bruit, sec et violent, de très courte durée; à distance éloignée, par un roulement sourd ou par un grondement prolongé qui s’affaiblit et se renforce alternativement; il dépasse rarement trente à quarante secondes en plaine. Mais, par suite de l’énorme différence entre la vitesse de propagation de la lumière et celle du son, on voit toujours l’éclair avant d’entendre le coup de tonnerre correspondant.
Feu Saint-Elme
Le feu Saint-Elme est une décharge électrique lumineuse dans l’atmosphère.
Plus ou moins continue et d’intensité faible ou modérée, elle émane soit d’objets élevés (mâts...), soit d’aéronefs en vol (bouts d’ailes, etc.). Sous forme de panaches, ou bien d’aigrettes violettes ou verdâtres, nettement visibles la nuit, ce phénomène s’observe lorsque le champ électrique devient intense au voisinage de la surface des objets.
Aurore polaire
Les aurores polaires sont des phénomènes qui apparaissent sous forme d’arcs, de bandes, de draperies ou de rideaux [cf. AURORE POLAIRE]. Les aurores polaires sont dues à la présence de particules chargées d’électricité, émises par le Soleil au cours des éruptions chromosphériques, agissant sur les gaz raréfiés de la très haute atmosphère. Elles se produisent le plus fréquemment près des pôles magnétiques, car les particules sont canalisées par le champ magnétique terrestre. Des mesures donnent aux aurores polaires comme limite inférieure 100 km (parfois 60) et comme limite supérieure entre 100 et 400 km (parfois 1 000).
Dans la majorité des cas, elles sont blanches avec une légère nuance verdâtre ou jaune verdâtre. Il arrive qu’elles soient jaune verdâtre dans toute leur étendue, à l’exception de franges inférieures rouges.
Météores
Encyclopédie Universelle. 2012.