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La grêle

On appelle grêle, l'eau qui tombe des nuages sous forme de petites masses de glace, appelés grêlons.

Les grêlons sont en général de forme sphéroïdale. Mais on en voit parfois d'aplatis ou même présentant des formes très irrégulières. Tantôt leur surface est unie, tantôt elle présente des pyramides rappelant l'aspect du quartz. Quand on fait une section dans un grêlon, on constate très souvent qu'il est formé de couches successives d'opacités différentes, ce qui semble indiquer qu'elles se sont formées à des températures très différentes. Souvent certaines couches ont une structure radiée, d'autres sont franchement cristallisées. Au centre du grêlon, on trouve souvent une sorte de noyau blanc, analogue à un grain de grésil. Ce dernier se serait accru peu à peu dans sa route tourbillonnaire. Souvent aussi on trouve au centre une matière solide, poussière, cheveu, etc. Ce fait a fourni un argument aux physiciens qui ont attribué dans la formation de la grêle un rôle important à la surfusion des gouttelettes d'eau des nuages.

es grêlons présentent des dimensions et des structures très variées. Au sujet de leurs dimensions, il est bon de remarquer que lorsque les grêlons sont tombés depuis quelques temps, ils sont souvent soudés les uns aux autres, et parfois on a dû prendre pour un grêlon unique une agglomération de plusieurs autres. La basse température que présentent souvent les grêlons (4°C, 9°C, 14°C au-dessous de zéro, etc.) facilite ces soudures. C'est peut-être à cette origine qu'il faut attribuer les grêlons pesant 2 kilogrammes, observés parfois.

Les chutes de grêle précèdent habituellement un orage; d'autres fois, elle accompagne le grondement de la foudre; plus rarement elle survient après que l'orage a cessé. Les nuages chargés de grêle ont généralement une grande épais-, seur. ils n'ont rien d'arrêté dans leurs contours et sont teints d'une couleur gris cendré; ardoisée ou jaunâtre.

L'origine de la grêle.
Une des premières explications qui ait été donnée de la formation de la grêle est celle de Volta. Dans une expérience célèbre, ce physicien avait placé des corps légers entre deux plateaux métalliques, dont l'un communiquait avec le sol tandis que l'autre était mis en relation avec une machine électrique en activité. Il vit dans ces conditions les corps légers aller toucher alternativement l'un et l'autre plateau : deux nuages électrisés de signe contraire produisaient d'après lui les mêmes actions sur les fines particules de glace qui se trouvaient entre eux. Dans ce cheminement incessant d'un nuage à l'autre, les particules, en se choquant, grossissent jusqu'au moment où leur poids l'emportant sur les actions électriques, elles échappent à leur influence et tombent sous forme d'une averse de grêle. Cette explication est tout à fait insuffisante, et pendant longtemps on n'en a pas eu de meilleure. A plusieurs reprises, la formation de la grêle a été proposée par l'Académie des sciences comme sujet de son grand prix de mathémathiques; elle a fini par retirer cette question, n'ayant jamais reçu de réponse satisfaisante. Bien des physiciens cependant ont étudié cette question et publié des théories pour l'expliquer. Les idées que Faye a exposées dans les Comptes rendus de l'Académie des sciences, soit spontanément, soit pour répondre à des critiques, soit pour combattre d'autres théories, sont à la base des conceptions que nous allons exposer dans cet article.

Il faut tout d'abord remarquer que la grêle se produit dans les orages; or, les principaux caractères de ceux-ci sont les suivants :

1° les nuages, qui en temps ordinaire ne donnent aucun indice de tension électrique, sont fortement chargés d'électricité pendant les orages;
2° dans ces mêmes nuages, situés à une altitude où la température est en général très supérieure à 0°C, il se forme cependant d'énormes quantités de glace;
3° les orages ne sont pas stationnaires ; ils voyagent avec une rapidité de 50 à 100 kilomètres à l'heure; de sorte que les nuages à grêle, par suite de leur étendue restreinte, ne restent que peu de temps au-dessus d'un même lieu; les chutes de grêle ont en effet une courte durée, mais elles s'étendent sur des bandes de terrains de quelques kilomètres de large sur une longueur souvent très considérable. L'orage célèbre du 13 juillet 1788 parcourut la France et l'Europe septentrionale en semant sur sa route deux longues bandes de grêle parallèles. séparées par une distance de 20 à 25 km; l'une avait 700 et l'autre 800 km de longueur.

Dans ces nuages, il semble y avoir une production continuelle de glace. Ces trois faits fondamentaux, constatés par l'observation :

1 ° énorme quantité de mouvement;
2° production continuelle de la glace;
3° tension électrique sans cesse renouvelée malgré des décharges incessantes.

La pénétration de l'air provenant des couches inférieures de l'atmosphère dans la région des nuages ne saurait expliquer ni l'abaissement de température des nuages, ni la tension électrique développée : ces couches sont en effet à une température élevée et ont une tension faible, souvent même de sens contraire à celle des nuages. Au contraire, si l'on suppose que l'air des régions supérieures de l'atmosphère, où règnent les cirrhus, ces nuages formés de particules glacées, arrive en contact avec les nimbus, ils y apporteront avec eux, en même temps que les fortes tensions électriques qu'ils possèdent, une température très basse qui refroidira au-dessous de 0° les nuages formés de fines gouttelettes d'eau. Celles-ci se congèleront. Il faut donc chercher maintenant à expliquer cette descente d'air des régions supérieures de l'atmosphère. Lorsque des fluides gazeux ou liquides se déplacent et possèdent en leurs différents points des vitesses parallèles, mais de grandeur variable, il se produit des tourbillons. Il est facile de les observer dans les cours d'eau; ces tourbillons présentent la forme d'un entonnoir et cheminent en tournoyant.

Ce sont des circonstances du même genre qui produisent dans les masses d'air en mouvement des hautes régions de l'atmosphère des tourbillons analogues qui se déplacent avec une vitesse de plusieurs dizaines de kilomètres à l'heure, tout en tournant avec une vitesse considérable. Lorsque leur pointe inférieure atteint la terre, il se produit des effets mécaniques remarquables, observés dans les trombes, cyclones, tornades, etc. Ces tourbillons ont en outre cet effet de produire un appel d'air considérable; les parties supérieures de l'atmosphère sont en quelque sorte soutirées vers les parties plus basses. Cette explication, tout en montrant d'une façon satisfaisante comment l'air froid des couches élevées peut pénétrer dans la régions des nimbus, a aussi l'avantage d'expliquer les mouvements tourbillonnaires horizontaux, constatés par quelques observateurs qui se sont trouvés dans les montagnes environnés par de pareils nuages. C'est cet appel continu d'air froid qui explique la formation, également continue, de la grêle. On a parlé aussi quelquefois des nuages constitués par de fines particules d'eau liquide en surfusion au-dessous de 0 °C, qui, en se congelant subitement, peuvent donner de la grêle. Les propriétés d'un tel nuage ne sauraient expliquer toutes les circonstances qui accompagnent la grêle; cependant certains phénomènes observés avec les grêlons semblent indiquer que de pareils nuages peuvent exister et concourir dans une certaine limite à la formation de la grêle. La théorie de Faye, tout en expliquant les phénomènes électriques qui accompagnent la formation de la grêle, montre que dans ce météore l'électricité n'a au final qu'un rôle peu important. (A. Joannis / E. D.-G.).