Quelle joie de pouvoir profiter des plaisirs de l’hiver ! Cette saison très froide annonce souvent l’arrivée de la neige, synonyme de réjouissances : construction d’un bonhomme de neige, batailles de boules de neige, glissades et descente en luge. Pour les enfants curieux, c’est l’occasion d’enrichir leurs connaissances en s’intéressant à la formation de la neige.
Quand on prend le temps d’y réfléchir, la neige est un phénomène miraculeux. Pour qu’elle arrive jusqu’à nous, des conditions optimales doivent être réunies.
Les ingrédients essentiels à la formation de la neige
Pour qu'il neige, trois conditions doivent être remplies :
- Une température de l’air négative : mais pas trop basse, juste en dessous de zéro.
- De la vapeur d’eau : issue de l’évaporation de l’eau présente sur Terre (océans, mers, lacs, rivières) sous l’effet de la chaleur du soleil.
- Des particules en suspension : de la poussière (sable, cendre, pollen, ou toute autre particule).
Si l’une de ces conditions n’est pas remplie, il ne peut pas y avoir de neige !
Le processus de formation des cristaux de neige
Comme la pluie, les flocons de neige se forment à l’intérieur des nuages. Les nuages sont faits de vapeur d’eau. La neige, quant à elle, est constituée de nombreux cristaux de glace.
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Pour qu’un cristal puisse se former, il faut que de la vapeur s’attache autour d’une poussière, qui sera le noyau du cristal. En s’attachant au noyau, la vapeur gèle. Le cristal grossit en amalgamant toujours plus de vapeur. Il finit par être si lourd qu’il tombe.
La diversité des cristaux de neige
Les cristaux sont des miniatures de quelques millimètres seulement, mais ils prennent parfois des formes merveilleuses. Il en existe quatre différentes : les étoiles, les plaquettes, les aiguilles et les colonnes. Ces formes varient en fonction de l’humidité et de la température à l’intérieur du nuage, qui sont différentes de l’extérieur. Les cristaux en étoile ont une forme hexagonale. Chaque flocon de neige a une forme unique : aucun ne présente exactement la même apparence ! Des formes aussi uniques que complexes dont l’éclosion est magnifique à voir.
La structure hexagonale (c'est-à-dire à 6 branches) reste commune à tous les flocons. Ensuite, le taux d'humidité affecte la complexité des détails. S'ajoutent ainsi des branches supplémentaires ou des motifs plus fins par des collisions d'autres molécules d'eau durant l'étape de croissance du flocon. Résultat, il existe une infinie diversité des flocons et aucun n'est identique à un autre.
Neige et température : un équilibre délicat
En France, la neige tombe généralement en plaine lorsque les températures sous abri sont comprises entre -5°C et +1°C (moyenne établie par Météo France). On retrouve des épisodes neigeux en plaine à partir de fin novembre jusqu’au mois d’avril la plupart du temps.
Quand le cristal devient trop lourd, il tombe alors lentement vers le sol. Si la température s’adoucit, les flocons de neige fondent et se transforment en gouttes d’eau : c’est la pluie. Mais si la température reste proche de 0 °C, les flocons gardent leur aspect. Il neige !
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La température est le paramètre le plus important lors des prévisions de chutes de neige. Les météorologues doivent prendre en compte la température du sol et près du sol mais ainsi que de la masse d’air présente sur plusieurs kilomètres au-dessus de nos têtes. Dans le cas où la température reste proche de 0°C, la prévision peut devenir difficile. En effet, l’eau peut aussi bien passer à l’état liquide qu’à l’état solide.
Lorsque les flocons de neige traversent diverses couches d’air où la température est négative dans toutes ces dernières (ou très proche de 0°C), alors il neige. Dans le cas où les flocons de neige traversent une couche d’air où la température est positive puis passent dans une couche d’air près du sol où la température est de nouveau négative, alors on observe de la pluie en état dit « de surfusion ». On appelle cela des pluies verglaçantes.
La neige peut parfois tomber à basse altitude alors que la température est encore positive. En effet, tout dépend de la fluctuation de l’isotherme 0°C (altitude où la température atteint 0°C) et de l’intensité et de la durée des précipitations. Lorsque ces dernières sont durables et soutenues, de l’air très froid en altitude arrive à plonger vers le sol et la température de l’air finit par baisser progressivement. Ainsi, l’isotherme 0°C s’abaisse jusqu’en plaine. D’abord, il pleut puis la neige remplace petit à petit la pluie et il se met à neiger durablement à basse altitude. Moins il y a de vent, plus il y a de chances d’observer ce genre de phénomène.
Les différents types de neige
Il existe trois types de neige en météorologie :
- La neige sèche : elle ne contient pas d'eau liquide. Elle tombe généralement quand il fait très froid, avec des températures bien en dessous de 0°C, comme en montagne. Aussi appelée poudreuse, elle est considérée comme la neige parfaite par les skieurs. Les flocons deviennent de la poudreuse lorsqu'ils se créent dans des conditions froides, mais peu humides. Ils tombent en gardant leur structure fragile, sans s'agglomérer entre eux. Au sol, l'air entre les flocons préserve leur forme, ce qui empêche la neige de se compacter. La poudreuse reste ainsi souple et légère, offrant une glisse fluide et un amorti naturel.
- La neige humide (ou collante) : elle tombe par température légèrement positive. Elle contient un peu d'eau liquide, ce qui la rend collante ou pâteuse et assez lourde. Fréquente en plaine, ce type de neige tombe quand les températures sont légèrement positives.
- La neige mouillée : elle tombe par des températures nettement positives (entre +1 °C et +3 °C) et contient, pour cette raison, beaucoup d'eau liquide. C'est la neige la plus redoutée car, contenant beaucoup d'eau, elle adhère très facilement à tout ce qu'elle rencontre en tombant, ce qui provoque souvent des perturbations du trafic aérien, ferroviaire et routier. Lorsqu'il en tombe plusieurs centimètres, elle provoque de sérieux dégâts : sous le poids de cette neige lourde, les toitures et les serres peuvent s'effondrer et les branches des arbres se rompre. Ce type de situation est assez fréquent dans le sud de la France.
L'évolution de la neige au sol
En hiver principalement, les épisodes neigeux se succèdent en montagne. Il est fréquent que les couches de neige déposées au sol ne fondent pas entre deux chutes de neige ou que partiellement, et finissent par s'accumuler sous forme de plusieurs couches successives. Ces différentes couches ont des caractéristiques physiques propres à chaque épisode, en fonction des conditions météorologiques qui les précèdent ou les suivent (épaisseurs, densité, textures…).
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Soumis à différents paramètres (vent, température, pluie, soleil) les différents cristaux subissent des transformations continues et forment des couches variées au sol. Certaines sont dures, d’autres tendres. En observant la neige à la loupe binoculaire on distingue plusieurs formes de petits grains aux formes variées :
- Grains fins en couches compactes : le vent a brisé les cristaux qui se redéposent en petites particules qui forment des rides comme le sable fin et des corniches sur les sommets.
- Grains à faces planes : il s’agit d’une vieille neige où les liaisons entre grains sont très faibles. Enfouie sous une neige fraiche elle est très fragile et peut déclencher une avalanche par plaque.
- Grains ronds : il s’agit là d’une neige qui a été mouillée sous l’effet du soleil ou de la pluie. Elle forme soit des couches molles si la température est douce et la neige contient de l’eau liquide, soit des couches dures si la neige a regelée : c’est la « neige de printemps ».
Il existe d'autres types de cohésion de la neige :
- Cohésion de feutrage : les dendrites (extrémités des cristaux de neige fraiche), s’enchevêtrent les unes aux autres. La cohésion est fragile.
- Cohésion de frittage : des ponts de glace se créent entre les grains. La cohésion est bonne.
- Cohésion de regel : Le manteau neigeux a subit une humidification (augmentation de température, pluie) puis un refroidissement. Il se peut qu’il n’y ait aucune cohésion entre les grains (gobelets, faces planes).
Neiges éternelles et glaciers
Dans certains endroits, il fait trop froid pour que la neige fonde en été, on parle alors de neiges éternelles. Ces neiges dites “éternelles” sont en fait des glaciers, constitués de plusieurs couches de neige. En France, les glaciers se forment à partir de 3000 m d’altitude. Le plus célèbre d’entre eux est sûrement la Mer de Glace, située en Haute-Savoie, dans le massif du Mont-Blanc. Mais, c’est au Groenland et en Antarctique que l’on trouve le plus de glaciers.
Il est difficile d’imaginer que les glaciers sont constamment en mouvement. Pourtant, la glace se déforme et bouge en permanence sous l’effet de son poids. Le mouvement des glaciers est si lent, qu’il est impossible de le voir à l’œil nu. En haute montagne, la neige reste accrochée par endroits, au sommet des montagnes, sur les versants nord, peu exposés au soleil.
La fonte des neiges éternelles : un enjeu climatique majeur
Les neiges éternelles le sont de moins en moins. En cause, le réchauffement de la planète, qui provoque la fonte des glaciers. Expliquer à vos enfants pourquoi les grands glaciers fondent est un moyen de les sensibiliser aux effets du dérèglement climatique. Ils seront ainsi mieux préparés aux changements qui les attendent. La fonte des glaces au Groenland et en Antarctique est particulièrement visible, et s’est beaucoup accélérée pendant les dernières décennies.
Votre enfant risque de ne pas comprendre pourquoi on lui parle de réchauffement climatique alors qu’il fait parfois si froid en hiver. Même si ce raisonnement fait preuve d’une grande logique, il est inexact. Pour définir le climat d’une zone géographique, on raisonne à grande échelle. Les spécialistes prennent en compte un grand nombre de paramètres, étudiés pendant plusieurs décennies. La météo prévoit le temps à court terme, dans un lieu précis. Le climat évolue lentement, alors que la météo change sans cesse.
En montrant à votre enfant, que lui aussi peut agir pour l’environnement, que chaque action a son importance, il accordera une valeur positive à ce projet. En lui apprenant à adopter des gestes écologiques au quotidien, il deviendra vite un éco-citoyen bien informé, adapté à son époque et ses enjeux. Apprendre à trier les déchets, aller à l’école à pied ou en transports en communs plutôt qu’en voiture, acheter des produits durables, éviter de surconsommer, valoriser les objets en les réparant ou en leur inventant de nouvelles fonctions, économiser l’eau et l’énergie… Il y a plein de moyens de prendre soin de la planète et de profiter encore longtemps des plaisirs de la neige. Tout ce qui est bon pour la planète est bon pour l’épanouissement des êtres humains et leur santé !
La neige et la glisse
Sur des skis on peut glisser sur la neige à des vitesses de plusieurs dizaines de mètres par seconde. La glisse est un phénomène compliqué. En fait on ne glisse pas sur la neige mais sur un film d’eau qui se crée entre la semelle du ski en polyéthylène et la neige. Pour améliorer la glisse la structure de la semelle est semblable à un pneu pour bien évacuer l’eau et éviter le phénomène de succion qui freinerait le skieur.
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