Météo et contrails - Pour s'amuser

par **Dominique Lefebvre** » 12 Juin 2007, 19:02

Bonsoir,

Puisque vous êtes tous d'humeur joyeuse (si j'en crois le fil sur les admissions en prépa) je vous propose une petite question de physique amusante:

un pilote est au bord du tarmac et a envie d'aller voler un peu. Il observe le ciel et voit un jet passer à très haute altitude. Il est suivi (le jet) par 4 très longues traces blanches (c'est un quadri-réacteurs).
En voyant cela, le pilote enlève son casque et ses lunettes, enlève sa combi et rentre chez lui: il renonce à voler. Pourquoi?

Qu'est-ce que j'aimerais retourner en taupe!

par **cesar** » 13 Juin 2007, 08:47

normalement, les traces des appareils ne sont pas "longues", mais plutot courtes. ....

par **Dominique Lefebvre** » 13 Juin 2007, 08:54

cesar a écrit:normalement, les traces des appareils ne sont pas "longues", mais plutot courtes. ....

Elles peuvent très longues: plusieurs dizaines de km! Cela dépend de...

par **cesar** » 13 Juin 2007, 13:20

Dominique Lefebvre a écrit:Elles peuvent très longues: plusieurs dizaines de km! Cela dépend de...

j'ai dit "normalement", elles ne sont pas longues .... le fait qu'elle soit longue indique une particularité de l'état de la haute atmosphére, peut être une temperature tres faible, (.. -50 °C)....la presence d'un fort rayonnement solaire qui catalyse le phenomene, etc...

par **Dominique Lefebvre** » 13 Juin 2007, 13:56

cesar a écrit:j'ai dit "normalement", elles ne sont pas longues .... le fait qu'elle soit longue indique une particularité de l'état de la haute atmosphére, peut être une temperature tres faible, (.. -50 °C)....la presence d'un fort rayonnement solaire qui catalyse le phenomene, etc...

La différence de longueur et de densité d'un contrail ne dépend pas de la température, qui est à peu près constante à 30 000 pieds (altitude de croisière approximative des jets commerciaux).

Le rayonnement solaire influe assez peu sur la nucléation. C'est plutôt la teneur en noyaux de condensation qui est important. Celle-ci dépend du carburant (le même pour tous ou peu s'en faut) et de l'efficacité de la combustion (idem).

Non, la raison est autre part et directement liée à la météo...

par **entropik** » 13 Juin 2007, 15:42

...l'humidité il me semble.

Les contrails sont formés le plus souvent à cause d'un processus de nucléation dont les noyaux sont des particules de carbones non consumées. La vapeur d'eau présente dans le carburant se trouve projettée dans une atmosphère très froide et à faible pression ce qui provoque sa condensation autour des germes de nucléation que forment les particules de carbones issues de la combustion du kérosène.

Une autre cause plus rare peut être la dépression qu'entraîne le passage plus rapide de l'air sur la surface supérieure de l'aile. Dépression qui permet à la vapeur d'eau de se condenser.

Mais la troisième cause possible je ne la comprend pas bien, comment le rayonnement solaire peut-il catalyser la condensation vapeur-eau? Enfin l'explication de Wiki ne me satisfait pas (ici)

Enfin pour répondre à la question le fait que le pilote voit de longues traînées blanches est signe d'arrivée de perturbations. Surtout si l'on voit que les traînées s'atténuent subitement près du jet. Les trainées se forment ou non en fonction de l'humidité, or qui dit grande humidité en altitude dit perturbations imminentes. Si les traînées s'atténuent c'est que l'avion entre dans une région plus sèche, ainsi on peut observer les limites entre une région chaude et humide et une autre froide et sèche. Or je pense que c'est surtout aux limites de ces zones que les perturbations sont fortes.

par **Dominique Lefebvre** » 13 Juin 2007, 19:30

Bravo entropik ! En effet, la haute atmosphère est sèche par beau temps. Et donc les contrails sont peu visibles voire très peu. Par contre, l'arrivée d'une perturbation est précédée d'une augmentation de la teneur en vapeur d'eau de la haute atmosphère. Et donc les contrails sont plus denses et plus longs. Les pilotes (et les autres) se servent de cet indicateur, presque aussi fiable que le baromètre.

César faisait allusion au rayonnement solaire, qui augmenterait la nucléation. C'est un peu imprécis. Il ne s'agit pas du rayonnement visible, qui n'a aucun effet, mais plutôt du vent solaire, qui provoque l'ionisation des hautes couches de l'atmosphère. La nucléation est facilitée par la présence des ions ainsi formés.

par **cesar** » 13 Juin 2007, 21:58

j'ai observé cet apres midi, un phenomene interessant: un avion , laissant une bonne trainee blanche, a traversé sous mes yeux un nuage (cirus ?), et à laissé derriere lui une trainée "pas blanche", le nuage semblait partagé en 2 par une bande bleuté. Lorsqu'il est ressorti du nuage, il a à nouveau laissé une trace blanche... comment expliquez vous cela ?

par **Dominique Lefebvre** » 13 Juin 2007, 22:25

cesar a écrit:j'ai observé cet apres midi, un phenomene interessant: un avion , laissant une bonne trainee blanche, a traversé sous mes yeux un nuage (cirus ?), et à laissé derriere lui une trainée "pas blanche", le nuage semblait partagé en 2 par une bande bleuté. Lorsqu'il est ressorti du nuage, il a à nouveau laissé une trace blanche... comment expliquez vous cela ?

Les cirrus sont des nuages de la troposphère (entre 6 000 et 12 000 m). Il est donc possible que ce soit effectivement un cirrus. De plus, ils annoncent généralement l'arrivée d'un front chaud et donc de la flotte...

C'est un nuage formé de cristaux de glace qui est pratiquement transparent ou blanchâtre, d'aspect filamenteux. Sa température est très froide (-30 à -40°).
Pour la petite histoire, les contrails sont classés par les météo dans la famille des cirrus.

Dans le phénomène que tu mentionnes, on peut présumer qu'il s'agit d'une différence de réfraction entre deux masses de cristaux en suspension présentant des densités particulaires différentes.

par **entropik** » 14 Juin 2007, 04:16

Tiens à propos combien y a-t-il de sortes de nuages en tout? Y me semble qu'il y a les stratocumulus et les cumulonimbus, ces derniers étant connu pour être souvent le siège de puissants orages mais est-ce tout? Il y en a-t-il beaucoup dans la stratosphère?
Tiens au fait est-ce que la formation de base de tout physicien lui permet d'être météorologue ou faut-il obligatoirement faire un master correspondant?

Aussi j'ai lu qu'il existait des nuages en partie responsable de la destruction de l'ozone appelés P.S.C. (Polar Stratospheric Clouds). Ils se forment à cause des vortex polaires pendant l'hiver et détruisent l'ozone lorsque le soleil et ses UV reviennent au printemps. Pourriez vous m'expliquer par quel mécanisme ces PSC détruisent l'ozone?

par **Dominique Lefebvre** » 14 Juin 2007, 08:50

entropik a écrit:Tiens à propos combien y a-t-il de sortes de nuages en tout? Y me semble qu'il y a les stratocumulus et les cumulonimbus, ces derniers étant connu pour être souvent le siège de puissants orages mais est-ce tout? Il y en a-t-il beaucoup dans la stratosphère?

Effectivement, on classe les nuages par compartiment d'altitude de l'atmosphère et aussi par saison (reps. elevé moyen bas et hiver été).
Ensuite on les classe par leur aspect (strate, choux-fleur, accumulation, etc.).
L'OMM (l'organisation météorologique mondiale) édite un atlas international des nuages.
Les grands genres de nuages sont les:
cirrus,
cirrocumulus,
cirrostratus,
altocumulus,
altostratus,
nimbostratus,
stratocumulus,
stratus,
cumulus,
cumulonimbus.
Tu trouveras des photos de ces nuages sur le net.

Tiens au fait est-ce que la formation de base de tout physicien lui permet d'être météorologue ou faut-il obligatoirement faire un master correspondant?

Il me semble que la météo relève d'une formation spécifique. En France, les météo sont trés souvent formés à l'école nationale de la météo, qui relève de l'aviation civile. Ce n'est pas la seule manière d'apprendre la météo: je l'ai apprise lors de ma formation d'officer de l'aéronavale...

Aussi j'ai lu qu'il existait des nuages en partie responsable de la destruction de l'ozone appelés P.S.C. (Polar Stratospheric Clouds). Ils se forment à cause des vortex polaires pendant l'hiver et détruisent l'ozone lorsque le soleil et ses UV reviennent au printemps. Pourriez vous m'expliquer par quel mécanisme ces PSC détruisent l'ozone?

Exact, ils y participent en fournissant les supports nécessaires aux réactions chimiques. Ces supports sont formés par les cristaux de glace dont sont composés ces nuages d'altitude élévée. Je ne me souviens plus du mécanisme précis de la destruction de l'ozone mais tu trouveras cela sur le net. Je te signale aussi le cours de physique de l'atmosphère de l'X par Sadourny ou encore le bouquin "Physique et chimie de l'atmosphère" de Delmas Mégie et Peuch.

par **entropik** » 14 Juin 2007, 16:03

Intéressant comme votre formation militaire a complété la formation scientifique. Mais je ne me représente pas bien la différence que vous faites entre une école polytechnique et une université, on ne parle jamais de cette première en Belgique. En fait l'école polytechnique c'est comme une faculté indépendante avec un niveau encore un peu plus élevé qu'à l'univ.? On dirait nos écoles d'ingénieur industriel mais en beaucoup mieux. Ici le diplôme d'ingénieur civil donné par l'univ est ce qu'il y a de plus haut.

par **Dominique Lefebvre** » 14 Juin 2007, 17:50

entropik a écrit:Intéressant comme votre formation militaire a complété la formation scientifique.

N'exagérons pas! J'ai appris la physique et la chimie de l'atmosphère à l'Ecole. Ce que m'a enseigné l'Aéronavale c'est l'aspect pratique des choses, et la possibilité de mettre en oeuvre ces connaissances... ! Dans ce sens, oui c'était intéressant... Après tout, dans le civil, tu as rarement l'occasion de mater les contrails avant de monter dans ton avion...

Mais je ne me représente pas bien la différence que vous faites entre une école polytechnique et une université, on ne parle jamais de cette première en Belgique. En fait l'école polytechnique c'est comme une faculté indépendante avec un niveau encore un peu plus élevé qu'à l'univ.? On dirait nos écoles d'ingénieur industriel mais en beaucoup mieux. Ici le diplôme d'ingénieur civil donné par l'univ est ce qu'il y a de plus haut.

Bon, tout d'abord, il faut bien distinguer l'Ecole polytechnique des instituts universitaires polytechniques (PolyTec Lille ou Lyon par exemple). Et donc il n'y a pas une école polytechnique mais l'Ecole polytechnique! Note bien le E majuscule et le p minuscule, on y tient :zen:

Je ne vais pas te tracer toute l'histoire de l'X, ce serait un peu long, mais brièvement elle a été fondée pendant la révolution française pour fédérer toutes les écoles royales qui formaient les ingénieurs des ponts et chaussées, des voies navigables, etc. et aussi les officiers d'artillerie et du génie. C'est une école militaire à l'origine, malgré que son statut ait un peu changé il y a qq temps (à mon grand regret). Elle forme tous les ingénieurs des grands corps scientifiques et techniques de l'état, et aussi des ingénieurs civils qui iront bosser dans les entreprises.

Il est difficile de comparer le niveau de l'X à celui des universités et je me garderai bien de le faire sous peine de me voir immédiatement taxer de manque d'objectivité. Mais on considère généralement que l'X et Normal Sup sont les meilleurs formations de scientifiques du pays (non, ne tapez pas!!).
Le rang de l'X dans le classement mondial des formations scientifiques ramène à peu plus d'humilité...

AHMA, c'est quand même une excellente école pour apprendre la physique et pour ouvrir les portes de jobs intéressants. Et c'est ce qui comptait pour moi... Les deux autres étant Normale Sup et PC Paris.

Météo et contrails - Pour s'amuser

Météo et contrails - Pour s'amuser

Qui est en ligne