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L’humidité sur la Terre et dans la Station spatiale internationale

Équipe responsable du développement numérique
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Quels sont les liens avec mon programme d'études?

L’humidité est un élément important de la vie sur Terre et dans la SSI (Station spatiale internationale). Cette fiche explique ce qu'est l’humidité, comment la mesurer et comment elle nous affecte.

L’humidité sur terre

La majeure partie de l’air qui nous entoure contient de l’eau. Mais comme l’eau est invisible, comment savons-nous qu’elle est là? On peut la ressentir! L’humidité est la mesure de la quantité de vapeur d’eau — l’eau à l’état gazeux — dans l’air. Contrairement à l’eau sous forme solide (glace) ou liquide, la vapeur d’eau ne peut pas être vue. 

Attention aux fausses idées! 

Beaucoup de gens pensent que ce qu'ils voient s’échapper d’une bouilloire est de la vapeur d’eau. Ils ont tort ! En fait, ce que nous observons sont de minuscules gouttelettes d’eau liquide condensée!  

Même lorsque le ciel est tout bleu et sans nuages, il y a tout de même de la vapeur d’eau dans l’air!

hygromètre
Hygromètre (Source: bong hyunjung via iStockphoto).

Comment mesure-t-on l’humidité?

On mesure l’humidité au moyen d’un dispositif que l’on appelle hygromètre. La façon la plus courante de quantifier l’humidité dans l’air est de parler d’humidité relative (HR).

L’humidité relative est une comparaison entre deux nombres. Le premier chiffre indique la quantité de vapeur d’eau que l’air pourrait contenir à la température ambiante, et le deuxième nombre est la quantité réelle de vapeur d’eau dans l’air. Ce type de mesure s’appelle un ratio

L’hygromètre exprime l’humidité relative en pourcentage (%). 

Par exemple, imagine que l’air à une certaine température peut potentiellement renfermer 50 g de vapeur d’eau, mais qu’il n’en contient réellement que 25 g. Alors l’humidité relative est 25 g/50 g, soit 50 %.

On considère que le taux d’humidité est élevé lorsqu'il est supérieur à 50 %, et faible, lorsque inférieur à 30 %.

Quel rôle la vapeur d’eau joue-t-elle dans le cycle de l’eau?

La vapeur d’eau joue un rôle important dans le cycle de l’eau (ou cycle hydrologique), lequel comporte trois phases importantes :

  • la condensation
  • les précipitations
  • l’évaporation

Le phénomène de condensation se produit lorsque la vapeur d’eau dans l’air se transforme en eau liquide. Si tu regardes par la fenêtre, tu verras peut-être un exemple de condensation. Peux-tu deviner ce que c’est? Si tu as dit un nuage, tu as raison! Les nuages sont faits d’eau condensée à partir de vapeur d’eau.

Mais parfois, les nuages ne peuvent plus retenir toute l’eau qu’ils contiennent; alors survient le phénomène de précipitation.

Les précipitations peuvent être sous forme liquide ou solide. Voici quelques exemples de précipitations :

  • la pluie
  • la neige
  • le grésil
  • la grêle
  • la bruine

Enfin, l’évaporation est le phénomène opposé à la condensation, puisqu’il s’agit de l’eau qui passe de l’état liquide à l’état gazeux; c’est la chaleur qui entraîne l’évaporation.

Cycle de l'eau simplifié
Cycle de l'eau simplifié (Parlons sciences en utilisant une image par Wasserkreislauf.png: de:Benutzer:Joooo derivative work: moyogo [CC BY-SA 3.0] via Wikimedia Commons). 

Comment l’humidité affecte-t-elle notre santé physique et mentale?

Plusieurs personnes sont très sensibles à l’humidité. Le corps humain utilise la transpiration pour éviter de surchauffer. Lorsque nous transpirons, l’eau contenue dans la sueur s’évapore sur la peau, emportant avec elle de la chaleur et nous procurant ainsi une sensation de fraîcheur.

Lorsque l’humidité relative est élevée, notre corps peut facilement surchauffer parce que moins d’eau s’évapore de notre peau. Une surchauffe peut nous rendre malades; c’est pourquoi il est très important de boire beaucoup d’eau pour bien s’hydrater lorsque l’humidité relative est élevée. 

Un taux élevé d’humidité peut aussi causer d’autres problèmes. Cela peut provoquer la propagation et la multiplication de micro-organismes telles les bactéries et moisissures.

En hiver, l’air extérieur est froid. L’humidité relative peut alors grandement diminuer. Lorsque l’humidité relative est basse, cela peut assécher la peau, les lèvres et les cheveux, causer des démangeaisons, irriter la gorge et le nez, et favoriser le prolongement des rhumes ou grippes!

Mais qu’en est-il de l’air à l’intérieur? Quelle est l’humidité relative idéale pour une classe, par exemple? Cela dépend de la saison. Pendant les mois d’hiver, l’humidité relative devrait être autour de 30 %. Mais au printemps et en été, il serait préférable qu’elle se situe entre 30 et 50 %.

L’humidité dans la Station spatiale internationale

La Station spatiale internationale (SSI) est un grand vaisseau spatial en orbite autour de la Terre. C’est un écosystème fermé. C’est un peu comme un terrarium. Il n’y existe pas d'échanges naturels de solides, liquides ou gaz avec quoi que ce soit en dehors de lui-même. Toute nouvelle matière est apportée par les astronautes. Les écosystèmes fermés sont très utiles pour les scientifiques. Ils les utilisent pour étudier les plantes, les humains et d’autres animaux. La SSI est également un laboratoire. Les astronautes y amènent animaux et plantes pour les étudier. 

Presque toute l’humidité contenue dans l’air de la Station provient en fait des astronautes, par leur respiration et leur transpiration. Lorsque les astronautes respirent ou transpirent, cela crée de l’humidité.

Le contrôle de l’humidité dans la SSI est important pour protéger autant les occupants et leur santé, mais aussi le matériel à bord afin d'assurer le bon fonctionnement de la Station elle-même.

Le système de recyclage de l’eau de la SSI
Le système de recyclage de l’eau de la SSI (Source : NASA).

Comment l’humidité est-elle contrôlée à bord de la SSI?

L’humidité dans la SSI est mesurée et surveillée au moyen du sous-système de contrôle de la température et de l’humidité (CTH) du système de conditionnement d’air et de survie (ECLSS). Ce dernier fournit l’eau et l’air aux astronautes, aux animaux et aux plantes à bord de la Station.

Le taux d’humidité dans la SSI est maintenu à environ 60 %. Le sous-système de CTH fait circuler l’air partout dans la Station afin d’assurer qu’aucune humidité ne s’accumule nulle part. 

Le taux d’humidité dans la SSI est contrôlé par des échangeurs de chaleur. Lorsque l’air circule dans les échangeurs, il se refroidit, et l’eau qu’il contient se condense. Cette eau est ensuite recueillie afin d’être réutilisée.

La récupération de l’eau est très importante à bord de la Station. Près de 93 % de l’eau produite par les astronautes (transpiration, respiration et même l’urine) est transformée en eau réutilisable, ce qui permet de maintenir un faible taux d’humidité dans la SSI et d’assurer des quantités d’eau suffisantes pour les besoins de l’équipage.

L’humidité relative ne doit pas dépasser 70 %, car cela pourrait nuire aux astronautes et à la Station elle-même. Tu te souviens comment l’humidité sur Terre peut favoriser la croissance de micro-organismes? Eh bien ceci peut aussi se produire à bord de la SSI. Les astronautes peuvent devenir malades s’ils respirent ces micro-organismes. 

Ces petits organismes risquent aussi causer du tort à la SSI en affaiblissant l’acier de sa structure. Ils risquent également d’embrouiller les surfaces de verre, de rendre les joints d’étanchéité cassants et d’obstruer les filtres à air et à eau.

Un taux d’humidité élevé peut aussi causer de la condensation dans la Station. Il y a beaucoup d’équipements électroniques dans la SSI. Peux-tu deviner ce qui se passerait si l’eau se condensait et s’y accumulait? L’équipement pourrait court-circuiter et cela pourrait provoquer un incendie!

Comme tu peux le constater, il est très important de contrôler l’humidité à bord de la Station spatiale internationale.

 

 

En savoir plus

Le recyclage de l'eau à bord de l'ISS (2013)

Le commandant de l’Agence spatiale canadienne Chris Hadfield explique le processus de recyclage de l’eau à bord de la SSI (1:53)

Une odeur très spatiale (2012)

Bref article dans Les Explorateurs sur ce que les astronautes sentent dans l’espace sur et  l’expérience qui a recréé ces odeurs en laboratoire. 

Où va la transpiration de Thomas Pesquet dans la Station spatiale internationale ? (2016)
Cet article de Sciences et Avenir explique comment fonctionne le recyclage et l'assainissement de l'air sur la SSI.

Références

Canada Mortgage and Housing Corporation. (2009, février 2). Measuring humidity in your home.

EDinformatics. (1999). What is humidity?

Federal Aviation Administration. (n.d.). Cabin environment and EVA environment.

Government of Canada. (2015, juin 18). Reduce humidity, moisture and mould.