Le moteur du temps 

Tout commence par le soleil, c'est lui le moteur du temps qu'il fait, le moteur météorologique:
ses rayons traversent l'atmosphère et réchauffent la surface de la Terre. Le sol  transmet la chaleur du soleil à l'air situé juste au-dessus de lui.
Conséquence, des bulles d'air s'élèvent, merci Archimède, et la mécanique du temps est lancée...

L'atmosphère

	Nous vivons au fond d'un océan d'air: L'atmosphère Elle est composée de différentes couches entourant la Terre: En partant du sol, on rencontre la Troposphère dans laquelle nous vivons, la Stratosphère, la Mésosphère, la Thermosphère. celle qui nous intéresse: la Troposphère, du sol jusqu'à l' altitude de 8 km aux pôles et 18 km à l'équateur (11 km sous nos latitudes) est limitée par la Tropopause dans sa partie supérieure. Notre Terre est entourée d'un mélange gazeux: l'air, indispensable à la vie, composé de:
	78 % d'azote (N2)
	21 % d'oxygène (O2)
	0,93 % d' argon (A)
	0,035 % de  gaz carbonnique (CO2)
	gaz rares: néon (Ne), krypton (Kr), hydrogène (H), oxyde d'azote (N2O), xénon (Xe), ozone (O3)
	0,1 à 5 % de vapeur d'eau (H2O)
	Cette couche d'air subissant la force de gravité de la Terre a donc une masse qui exerce une pression. Cette pression est même importante: au niveau de la mer, une colonne d'air de1 m² exerce une pression de 10 T par m² et pour une colonne d'air de 1 cm² la pression est de: 1,033 kg = 1013 hPa Sur le dessin on remarque comment la pression et la température diminuent avec l'altitude. La troposphère, lieu de tous les phénomènes météorologiques est très mince relativement au diamètre de la Terre: Si on arrondi à 16 km d'épaisseur pour un diamètre de 16000 km, cela fait un rapport de 1 à 1000. La température moyenne de la Terre est de 15°C, sans l'atmosphère elle serait de -18°C

Masses d'air

	L'équateur reçoit plus d'énergie solaire que les pôles. Ces différences engendrent des masses d'air froides et chaudes. Le météorologiste suédois Tor Bergeron (1891-1977) définit ces masses d'air en fonction de leur provenance:
	Masses d'air arctique (nord) ou antartique (sud) au-dessus des pôles
	Masses d'air polaire entre 40° et 70° de latitude nord ou sud
	Masses d'air tropical entre 10° et 40° de latitude nord ou sud
	Masses d'air équatorial entre 10° de latitude nord et sud
	Selon leurs déplacements ces masses d'air suvolent:
	les continents, elles perdent leur humidité et amènent un temps clair et sec
	les océans, elles se chargent d'humidité et apportent des précipitations
	Le contact entre l'air polaire froid et l'air tropical chaud s'appelle front polaire.

L'effet de serre

Anticyclones et dépressions

Formation d'un anticyclone (haute pression):
l'air froid est dense, donc plus lourd que l'air chaud. Il a tendance à descendre vers le sol. La pression atmosphérique augmente, et l'humidité relative de l'air diminue puisque sa température augmente: conséquence les nuages se dissipent.

Formation d'une dépression (basse pression):
l'air chaud est moins dense, donc plus léger que l'air froid. Il a tendeance à s'élever. La pression atmosphérique diminue, et l'humidité relative de l'air augmente puisque sa température diminue: conséquence des nuages apparaissent.


L'air circule de la haute pression (H) vers la basse pression (B) au sol et de la basse pression vers la haute pression en altitude.
Mais pourquoi la haute pression tourne-t'elle dans le sens des aiguilles d'une montre, et la basse pression tourne-t'elle dans le sens inverse des aiguilles d'une montre ?

Force de Coriolis

Ces rotations sont engendrées par la force de Coriolis:
Force engendrée par la rotation terrestre et qui s'exerce sur tous les corps en mouvement à la surface de la Terre.
Elle détermine la direction générale des vents et des courants océaniques, les déviant vers la droite dans l'hémisphère Nord, vers la gauche dans l'hémisphère Sud

Expérience sur la force de Coriolis

Petite expérience:
prenons une feuille de papier, une règle et un crayon. Tirons un trait droit avec la règle. Ok pas de problème, nous avons un trait droit. Si maintenant, comme sur l'image à gauche, quelqu'un fait tourner la feuille de papier, lorsqu'on tire le trait, celui-ci prend la forme d'un arc de cercle. La force de Coriolis agit de la même manière sur les vents.

Vents du lac de Neuchâtel

Pour en savoir plus, cliquez sur la carte, merci à Mr. Claude Delley pour l' autorisation de présenter son document sur cette page

Vents du lac Léman

Pour en savoir plus, cliquez sur la carte, merci à Mr. Marc Amiguet pour l' autorisation de présenter son document sur cette page

Brise thermique le jour

Le soleil réchauffe le sol plus vite que l'eau, l'air qui s'élève engendre une brise venant du large

Brise thermique la nuit

La nuit la circulation de l'air s'inverse car l'eau se refroidit moins vite que le sol

Front chaud

Front froid

Front occlus

à caractère chaud


à caractère froid

Les nuages et la pluie

Formation d'un nuage


Télécharger les fichiers pdf: zoo des nuages et prévisions en observant les nuages

Brouillard et stratus

Le brouillard est un nuage au sol, la visibilité est inférieure à 1 km par opposition à la brume qui laisse une visibilité supérieure au km.
Il est composé de petites gouttelettes d’eau (0,01 mm)
Le brouillard se forme lorsque la vapeur d’eau contenue dans l’air condense. (100 % d’humidité relative ou sursaturation)
Sa formation est favorisée au dessus d’étendues d’eau ou de sols humides.

Le brouillard d’advection: Se forme lorsqu’une masse d’air relativement chaude et humide se déplace vers une région plus froide.
Exemple: Prés des côtes, sur la mer ou sur la terre selon la direction du vent et la différence de température,
mais au-dessus de la partie la plus froide.

Le brouillard de mélange: Se forme au contact de deux masses d’air d’origine et de température différentes.
Exemple: la buée issue de la respiration par temps froid.

Le brouillard de pente ou brouillard de détente (la pression diminuant avec l’altitude, l’air se détend et se refroidit,
même effet lorsqu’on ouvre une bouteille):
ce brouillard se forme lorsqu’une masse d’air est obligée de s’élever le long d’un relief.

Le brouillard d’évaporation: Se forme au-dessus d’un plan d’eau plus chaud que l’air.Exemple: au-dessus d’une source thermale,
piscine chauffée ou différence des températures hivernales lorsque l'air atteint par exemple - 9°c et l'eau d'un étang 2°c,
il y a également formation de brouillard.

Le brouillard de rayonnement: Se forme lorsque la température du sol diminue par rayonnement ce qui entraîne un refroidissement
par conduction de la couche d’air au-dessus. Ce brouillard est retenu par l’inversion thermique générée par la compression de l'air
sous la haute pression (2).
Exemple: brouillard matinal ou brouillard persistant lorsque le soleil ne réchauffe plus suffisamment l’atmosphère en automne et en hiver.
La puissance du soleil varie en fonction des saisons sous nos latitudes.

1) Au solstice d’été élévation du soleil 65° sur l’horizon et 1200 w/m2.


2) Au solstice d’hiver élévation du soleil 18° sur l’horizon et 600 w/m2.

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Les orages

Orage monocellulaire ordinaire et isolé, formation et évolution en 3 phases:« cumulus », « maturité » et « dissipation »


Une belle et chaude journée ensoleillée


Des bulles d’air chaud et humide s’élèvent


Créant des cumulus humilis ou cumulus de beau temps. Avec de l’air sec les choses en resteraient là…


Mais avec l’instabilité, ils deviennent cumulus mediocris: début de la phase « cumulus » elle va durer 15 à 20 minutes


Leur sommet s’élève rapidement (50 km/h) sous l’action du courant ascendant


Ces cumulus mediocris se transforment en cumulus congestus


Apparaissent les premières précipitations au cœur du nuage


Le courant ascendant continue de développer la masse nuageuse: fin de la phase « cumulus »


Qui devient cumulonimbus calvus: début de la phase « maturité » elle va durer 15 à 30 minutes


Apparition de cristaux de glace au sommet du nuage et premiers éclairs. Les gouttes et cristaux
devenus suffisamment lourds, commencent à tomber, entraînant de l’air froid vers le bas



L’enclume annonce que l’orage atteint sa maturité, le nuage se nomme alors cumulonimbus capillatus:
fin de la phase « maturité »


Les précipitations couvrent toute la surface inférieure de la cellule et le courant descendant gagne du terrain:
début de la phase « dissipation » elle va durer environ 30 minutes


Le courant ascendant disparaît


La cellule se dissipe


Les précipitations diminuent puis cessent


Il ne reste que des débris nuageux et de l’air plus froid au sol, l'orage monocellulaire a une durée moyenne d' environ 1h

Supercellule