Glossaire

vapeur d'eau

La vapeur d'eau n'est pas une "vapeur" comme on le comprend au sens commun, où l'on tend à imaginer une fumée ou une brume visible de gouttelettes liquides ou de particules solides obtenues par condensation d'un fluide gazeux : bien au contraire, l'expression "vapeur d'eau" désigne rigoureusement un gaz incolore et inodore, qui constitue la phase gazeuse de l'eau, corps pur chimique présent sur Terre et dans tout l'Univers soit en phase vapeur d'eau, soit en phase liquide — c'est l'eau au sens familier — , soit en phase solide — sous forme de glace ou de neige . L'eau a pour formule chimique H 2 O, ce qui veut dire qu'une molécule d'eau est formée par les liaisons d'un atome d'oxygène, de formule O, à deux atomes d'hydrogène, de formule H. En fait, ces deux liaisons atomiques maintiennent entre elles, dans la molécule, un angle de 104,5° : pour cette raison, les électrons de la molécule se rassemblent davantage vers l'atome d'oxygène, légèrement chargé négativement, que vers les atomes d'hydrogène, légèrement chargés positivement ; en phase solide, mais aussi liquide, les molécules d'eau ont alors tendance à se grouper sous l'action de liaisons faibles appelées les "liaisons hydrogène", qui associent les atomes d'hydrogène à des atomes d'oxygène de molécules voisines et prolongent les liens atomiques H   —   O   —   H par des liens intermoléculaires O   —   H   —   O, ce qui n'est pas sans rappeler les structures cristallines. Cette conformation exceptionnelle de l'eau à l' échelle microscopique lui attribue des propriétés originales par rapport à tous les autres corps purs : ainsi, la densité de l'eau est moindre à l'état solide qu'à l'état liquide, où elle atteint un maximum à 4 °C , et les quantités d'énergie nécessaires pour élever la température d'une masse donnée d'eau liquide (respectivement solide) ou pour la transformer de la phase liquide (resp. solide) à la phase gazeuse (resp. liquide ou gazeuse) sont bien supérieures à celles des corps chimiques comparables. Ces propriétés de l'eau ont, en météorologie , deux conséquences essentielles :

 

  • Les changements de phase de l'eau dans la basse atmosphère et à la surface du sol et des océans se traduisent par des échanges de chaleur considérables, conférant à l'eau un rôle primordial dans la thermodynamique de la Terre en général et de l' atmosphère en particulier : par exemple, la dissipation de nuages par transformation en une masse modérée de vapeur d'eau suffit à atténuer le gain d'énergie thermique d'une masse d'air beaucoup plus importante, évitant ainsi tout réchauffement brutal ;

 

 

  • La vapeur d'eau est extrêmement sensible à l' absorption et à l' émission de rayonnement électromagnétique dans de larges domaines de l' infrarouge thermique (situés principalement entre 5,5 et 7,5 µm et au-delà de 25 µm) et peut donc retenir puis réémettre vers le bas une grande partie de l'énergie thermique perdue par la surface terrestre : elle constitue ainsi, et de loin, l'acteur principal de l' effet de serre .

 

En outre, la vapeur d'eau atmosphérique, dont la quasi-totalité réside dans la troposphère , joue un rôle primordial dans le cycle de l'eau , que ne semblerait pourtant pas confirmer a priori la part infime qui est la sienne dans la quantité totale d'eau présente sur Terre (tandis qu'à l'inverse, elle occupe une part énormément plus grande en volume et en masse que les particules liquides ou solides dans un nuage ). Cet élément gazeux est, au contraire de ce que l'on pourrait croire, plus léger que l' air sec (l' équation d'état des gaz parfaits montre qu'à la même pression et la même température, le rapport des masses volumiques des deux gaz est égal à 0,622, soit environ 5/8) ; la proportion de vapeur d'eau contenue dans un volume ou une masse donnés d' air humide peut être précisée par une série de paramètres dont les principaux sont l' humidité relative , le rapport de mélange et la température du point de rosée .