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Copie d’écran de la vidéo MinuteEarth « Why Are There Clouds? »

Copie d’écran de la vidéo MinuteEarth « Why Are There Clouds? »

Les STIM en contexte

Comment se forment les cumulus?

Parlons sciences
Format
Lisibilité
6.91

Résumé

Découvre comment se forment les cumulus.
Why Are There Clouds? (2015) par MinuteEarth (3 mins 14 secs). Les sous-titres sont disponible en français.

Quand tu penses aux nuages, à quoi penses-tu? Imagines-tu des masses d’apparence duveteuse qui ressemblent à des moutons? Si oui, tu penses aux cumulus! Aujourd’hui, nous allons voir comment se forment ces nuages.

Comment se forment les nuages?

Les cumulus se forment lorsque l’énergie solaire provoque l’évaporation de l’eau liquide sur Terre. L’eau, comme toute matière, est constituée de molécules. La chaleur du soleil brise les liens qui maintiennent les molécules d’eau liquide ensemble. Cela forme de la vapeur d’eau. L’air chaud rempli de vapeur d’eau se met à monter. L’air plus frais qui entoure cette poche d’air chaud et humide descend et finit par la pousser vers le haut. Le résultat est une poche chaude, humide et invisible qui prend la forme d’une montgolfière.

Poche d’air chaud invisible en forme de montgolfière qui commence à monter (Source : vidéo MinuteEarth
Poche d’air chaud invisible en forme de montgolfière qui commence à monter (Source : vidéo MinuteEarth Why are there clouds?)

 

On croirait qu’avec toute cette vapeur d’eau, l’air ne pourrait pas monter. Faux! Plus l’air contient d’humidité, plus il est léger. C’est à cause des propriétés de la vapeur d’eau, qui est un type de gaz.

La majeure partie de notre atmosphère est constituée d’azote et d’oxygène gazeux. Les molécules d’eau (H2O) sont composées de deux atomes d’hydrogène et d’un atome d’oxygène. Ces molécules sont plus légères que les molécules d’azote gazeux (N2) et d’oxygène gazeux (O2). Par conséquent, la vapeur d’eau monte dans l’atmosphère. L’air chaud et humide (qui contient de nombreuses molécules d’eau) est donc moins dense que l’air chaud et sec.

L’air qui contient plus de molécules d’eau a une masse inférieure à l’air qui contient plus d’azote gazeux ou d’oxygène gazeux
L’air qui contient plus de molécules d’eau a une masse inférieure à l’air qui contient plus d’azote gazeux ou d’oxygène gazeux (Source : vidéo MinuteEarth Why are there clouds?).

 

Lorsque la poche invisible d’air chaud et humide monte, la pression qui l’entoure diminue. Cela permet à la poche d’air de se gonfler. Lorsque la poche se gonfle, la chaleur qu’elle contient se diffuse, ce qui fait baisser sa température interne. Alors que la poche continue de s’élever, les molécules de vapeur d’eau au sommet de la poche recommencent à se condenser dans l’air frais de l’atmosphère. Cela signifie que les molécules de vapeur d’eau commencent à se transformer en minuscules gouttelettes d’eau liquide dans l’air.

Attention aux idées fausses!

Les nuages ne sont pas faits de vapeur d’eau! Ils sont composés d’eau liquide.

Au fur et à mesure que la vapeur d’eau se condense, on peut voir les débuts d’un nuage. À mesure que le reste de la poche d’air chaud et humide monte, il se refroidit et se condense également. C’est ce qui crée un nuage à fond plat qui semble devenir grand et moelleux!

Lorsque les gouttelettes se condensent, les molécules d’eau libèrent l’énergie solaire acquise lorsqu’elles se sont évaporées. Cette énergie réchauffe l’air qui entoure le nuage nouvellement formé, ce qui provoque sa poussée. Lorsque le nuage continue de s’élever, davantage d’air est aspiré en dessous, ce qui fait monter plus d’air qui se refroidit et se condense. Pendant que cela se produit, le nuage grossit de plus en plus!

Lorsque le nuage continue de monter, plus d’air est aspiré en dessous, alors de plus en plus d’air monte, se refroidit et se condense
Lorsque le nuage continue de monter, plus d’air est aspiré en dessous, alors de plus en plus d’air monte, se refroidit et se condense (Source : vidéo MinuteEarth Why are there clouds?).

 

Ce qui se passe ensuite dépend de la taille du nuage et de la quantité d’énergie qu’il libère. Si l’apport de molécules de vapeur d’eau est très important et que beaucoup d’énergie est libérée, des cumulonimbus très hauts peuvent se former. Ce sont les nuages orageux responsables des orages, des tornades et même des ouragans.

Le savais-tu? 

La quantité d’énergie libérée par un petit cumulus équivaut à environ 270 tonnes de dynamite!

Alors, n’oublie pas : il y a beaucoup de physique et de chimie dans les coulisses de ces formes moelleuses qui décorent le ciel!

 

Points de départ

Connecter et Relier
  • Lorsque tu vois des nuages, comment te sens-tu? Explique.
  • T’es-tu déjà demandé pourquoi il existe différents types de nuages?
  • As-tu déjà été dans un avion en vol au-dessus des nuages? Si oui, à quoi ressemblaient les nuages vus d’en haut?
Connecter et Relier
  • Lorsque tu vois des nuages, comment te sens-tu? Explique.
  • T’es-tu déjà demandé pourquoi il existe différents types de nuages?
  • As-tu déjà été dans un avion en vol au-dessus des nuages? Si oui, à quoi ressemblaient les nuages vus d’en haut?
Relier la Science et la Technologie à la Société et à l'Environnement
  • Lorsque nous disons qu’il fait mauvais temps, cela signifie souvent qu’il y a des nuages dans le ciel. Précise comment la formation des nuages et l’énergie qui y est associée peuvent causer des dommages importants.
  • Beaucoup de gens espèrent que le ciel sera bleu et dégagé tous les jours. Mais un ciel bleu et dégagé en tout temps serait-il une bonne chose pour la société? Pour l’environnement? Précise et discute des raisons pour lesquelles cela pourrait ne pas être le cas.
Relier la Science et la Technologie à la Société et à l'Environnement
  • Lorsque nous disons qu’il fait mauvais temps, cela signifie souvent qu’il y a des nuages dans le ciel. Précise comment la formation des nuages et l’énergie qui y est associée peuvent causer des dommages importants.
  • Beaucoup de gens espèrent que le ciel sera bleu et dégagé tous les jours. Mais un ciel bleu et dégagé en tout temps serait-il une bonne chose pour la société? Pour l’environnement? Précise et discute des raisons pour lesquelles cela pourrait ne pas être le cas.
Explorer les concepts
  • Quel rôle joue le cycle hydrologique (cycle de l’eau) dans la formation des nuages? Précise les étapes.
  • De quelle façon l’énergie solaire est-elle transférée pendant le processus de formation des nuages?
  • Pourquoi la vapeur d’eau monte-t-elle dans l’atmosphère?
  • Pourquoi tous les nuages ne deviennent-ils pas des cumulus? (Des recherches supplémentaires seront nécessaires.)
Explorer les concepts
  • Quel rôle joue le cycle hydrologique (cycle de l’eau) dans la formation des nuages? Précise les étapes.
  • De quelle façon l’énergie solaire est-elle transférée pendant le processus de formation des nuages?
  • Pourquoi la vapeur d’eau monte-t-elle dans l’atmosphère?
  • Pourquoi tous les nuages ne deviennent-ils pas des cumulus? (Des recherches supplémentaires seront nécessaires.)
Nature de la Science / Nature de la Technologie
  • En quoi penses-tu que notre compréhension de la formation des nuages aide à prévoir les conditions météorologiques? Explique.
Nature de la Science / Nature de la Technologie
  • En quoi penses-tu que notre compréhension de la formation des nuages aide à prévoir les conditions météorologiques? Explique.
Littératie médiatique
  • Les nuages font partie de nos vies au quotidien. En fait, nous les célébrons souvent en chanson et en vidéo. Selon toi, pourquoi? Explique. 
Littératie médiatique
  • Les nuages font partie de nos vies au quotidien. En fait, nous les célébrons souvent en chanson et en vidéo. Selon toi, pourquoi? Explique. 
Suggestions pour les enseignants
  • Cette vidéo et cet article peuvent être utilisés pour soutenir l’enseignement et l’apprentissage des sciences de la terre et de la météo en lien avec les nuages. Les concepts introduits incluent l’énergie solaire, l’évaporation, la vapeur d’eau, la condensation, la pression et la poussée. 
  • Après avoir visionné la vidéo et lu l’article, les enseignants peuvent demander aux élèves de consolider leur apprentissage en regardant la vidéo de manière critique et en complétant la stratégie d’apprentissage Évaluation de vidéo. Téléchargez les fiches reproductibles prêtes à l’emploi pour cette vidéo en formats [Document Google] et [PDF]. 
  • Pour renforcer la compréhension du concept de formation de nuages, les enseignants pourraient demander aux élèves d’utiliser la stratégie d’apprentissage Toile de définition du concept. Téléchargez les fiches reproductibles prêtes à l’emploi de cette stratégie pour cette vidéo en formats [Document Google] et [PDF].
Suggestions pour les enseignants
  • Cette vidéo et cet article peuvent être utilisés pour soutenir l’enseignement et l’apprentissage des sciences de la terre et de la météo en lien avec les nuages. Les concepts introduits incluent l’énergie solaire, l’évaporation, la vapeur d’eau, la condensation, la pression et la poussée. 
  • Après avoir visionné la vidéo et lu l’article, les enseignants peuvent demander aux élèves de consolider leur apprentissage en regardant la vidéo de manière critique et en complétant la stratégie d’apprentissage Évaluation de vidéo. Téléchargez les fiches reproductibles prêtes à l’emploi pour cette vidéo en formats [Document Google] et [PDF]. 
  • Pour renforcer la compréhension du concept de formation de nuages, les enseignants pourraient demander aux élèves d’utiliser la stratégie d’apprentissage Toile de définition du concept. Téléchargez les fiches reproductibles prêtes à l’emploi de cette stratégie pour cette vidéo en formats [Document Google] et [PDF].

En savoir plus

Quels sont les différents types de nuages? (2016) C'est Pas Sorcier -- Montre les dix principaux types de nuages, avec leur hauteur par rapport au sol et leur forme (1:14)

D'où viennent les nuages? (2016) C'est Pas Sorcier -- Montre comment différentes températures conduisent à différents types de nuages (1:41)

Références

Lumen Physical Geography. (n.d.). Atmospheric Gasses. https://courses.lumenlearning.com/geophysical/chapter/atmospheric-gasses/

Met Office. (n.d.). Cumulus cloud. https://www.metoffice.gov.uk/weather/learn-about/weather/types-of-weather/clouds/low-level-clouds/cumulus

UCAR Center for Science Education. (2019). Clouds and How They Form. https://scied.ucar.edu/shortcontent/how-clouds-form

Web Weather for Kids Cloud Science. (n.d.). Cumulus Clouds. https://eo.ucar.edu/webweather/cumulus.html