Comment les gouttes de pluie tombent

Chaque goutte d’eau éclate en une une multitude de gouttelettes

Chaque goutte d'eau éclate en une une multitude de gouttelettes de diverses tailles. © Emmanuel Villermaux.

Chaque goutte d'eau éclate en une une multitude de gouttelettes de diverses tailles. © Emmanuel Villermaux.

Des scientifiques françaises ont réussi à montrer que les gouttes d’eau de pluie, après leur formation par coalescence au sein des nuages, se déforment et éclatent séparément au contact de l’air durant leur chute. Ils publient leurs travaux dans la revue spécialisée Nature Physics datée du 20 juillet 2009 (référence ci-dessous).

« La théorie en vigueur était que les gouttes d’eau qui s’échappent des nuages, au moment où il pleut, fusionnent avec leurs voisines et qu’à travers ce processus se construit l’ensemble de la distribution des tailles »,

a expliqué à l’AFP Emmanuel Villermaux, chercheur à l’université d’Aix-Marseille et l’un des deux auteurs de l’étude.

« Ce processus de coalescence est bien celui qui est responsable de la formation de la pluie dans les nuages, mais nous avons montré que ce n’est pas du tout celui qui est en jeu pour comprendre l’état de la pluie quand elle touche le sol »,

poursuit le chercheur.

« Chaque goutte se casse toute seule, indépendamment de ses voisines, dans son chemin vers le sol »,

affirme M. Villermaux, qui en fait la démonstration avec son collègue Benjamin Bossa, de l’Institut universitaire de France.

En chutant, les gouttes commencent par s’aplatir et prennent la forme d’une crêpe avant de former un sac sur leur arrière puis d’éclater en une multitude de gouttelettes de diverses tailles, ont constaté les deux chercheurs grâce à une caméra capable de filmer ce processus d’atomisation qui ne prend que quelques millisecondes (photos ci-contre et vidéo).

A l’arrivée au sol, les gouttes les plus nombreuses sont les plus fines et les moins nombreuses les plus grosses.

Un processus d’atomisation similaire avait déjà décrit dans les années 50 aux Etats-Unis pour le comportement des gouttes de diesel dans les cylindres de combustion des moteurs de voiture, rappelle M. Villermaux.

La distribution inégale de la taille des gouttes d’eau avait pour sa part été décrite dès 1904, mais les scientifiques de l’époque n’avaient pas su expliquer le phénomène, faute de moyens d’observation suffisants.

La connaissance du processus d’atomisation de l’eau et des liquides en général a des enjeux technologiques importants.

« Connaître les distributions de taille des gouttes peut être très important, par exemple pour l’épandage d’un pesticide dans un champ. Avec les buses actuelles, il suffit qu’il y ait un peu de vent pour que la moitié du pesticide se retrouve dans le champ du voisin »,

relève par exemple M. Villermaux.

Voir la vidéo « Une goutte d’eau qui éclate dans les airs » accompagnant cet article.


Référence :
Article :
Single-drop fragmentation determines size distribution of raindrops
Auteurs : Emmanuel Villermaux & Benjamin Bossa
Journal de publication : Nature Physics
DOI : 10.1038/nphys1340

Source : AFP
Crédits photos et vidéo : Emmanuel Villermaux

Un Commentaire

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