LE fleurs de glacescientifiquement appelé fleurs de givresont des cristaux de glace qui se forment généralement au-dessus d’une fine couche de glace de mer récemment formée, en particulier lorsque l’air est très froid (en dessous de –15°C) et sec. On les observe principalement dans les zones arctiques sur les glaces minces des mers ou plus rarement des lacs, et présentent une forte concentration en sel car ils proviennent de la condensation des aérosols.
Que sont les fleurs de glace et comment se forment-elles ?
Les cristaux de glace sont des formations cristallines de glace de forme pointue et de dimensions de quelques centimètres, dont le nom rappelle le fait qu’ils ressemblent définitivement à des fleurs qui « fleurissent » sur les eaux gelées, notamment celles de l’Arctique, pendant l’hiver. Ils contiennent de grandes quantités de micro-organismes, à tel point qu’ils constituent une sorte d’écosystème temporaire.
En résumé, les fleurs de givre peuvent se former et pousser dans une atmosphère sèche à condition que la différence de température entre la surface de la glace et l’atmosphère soit suffisamment grande. De manière générale on peut dire que les conditions favorables à la formation des fleurs de glace sont :
- présence d’air sec et très froid avec une température de l’air d’au moins –15 °C ;
- vent calme presque total ;
- glace pas trop épaisse et/ou formée récemment ;
- absence de neige sur la surface gelée.
Les principaux facteurs impliqués dans le processus de formation sont la quantité de vapeur d’eau disponible, le température de l’air et de la surface concernée et le vent. À ces facteurs, il faut également ajouter le pression de vapeur ou pression de vapeur saturéec’est-à-dire la pression exercée par la vapeur d’eau dans des conditions de saturation de la masse d’air, en l’occurrence lors de son passage à l’état solide, lorsque les deux phases (gazeuse et solide) sont en contact l’une avec l’autre. équilibre thermodynamique.
D’un point de vue physique, la pression de vapeur peut être interprétée comme le résultat de la tendance d’une substance particulière – en l’occurrence l’eau – à passer de la phase condensée (ou gelée) à la phase gazeuse et vice versa (c’est-à-dire évaporer ou sublimé): il augmente à mesure que la température augmentecar les molécules acquièrent une énergie cinétique plus élevée et ont tendance à s’évaporer plus facilement.
Ce qui compte donc dans ce cas précis, c’est la variations avec l’altitude de la température et de la pression de vapeur au-dessus de la surface de la glace. Cette surface doit être dans des conditions telles qu’elle se sublime, c’est à dire dans une phase durant laquelle la glace se transforme directement en vapeur sans passer par la phase liquide.
Ce processus se produit lorsque l’air au-dessus de la glace est assez sec et évidemment froid. À ce stade, les conditions sont créées pour qu’une glace se développe au-dessus de la même surface glacée. zone de sursaturationou avec un excès de vapeur d’eau qui peut par la suite «gel» passant directement de l’état gazeux à l’état solide.
Fleurs de glace sur les lacs d’eau douce
Cependant, leur formation sur les surfaces gelées des lacs d’eau doucecar ici la quantité de sels disponibles est évidemment beaucoup plus faible. Rappelons que le sel, un peu comme la poussière atmosphérique pour les gouttelettes microscopiques des nuages, accélère le processus d’agrégation et de croissance des cristaux de glace microscopiques en formation.
Les fleurs de givre, en effet, nécessitent une sorte de «noyau de condensation » sur laquelle commencer à croître, exactement comme la vapeur d’eau qui forme les gouttelettes microscopiques des nuages. Mais dans ce cas, nous parlons de « noyaux gelés ». Dans la plupart des cas, des irrégularités dans la surface gelée ou de petits débris au-dessus de la glace elle-même agissent comme des noyaux de congélation.
Plus rarement, le noyau gelé peut être représenté par un petit cristal de glace dans l’air, appelé « poussière de diamant». Dans ce cas, du givre en surface commence à se former sur un petit grain de poussière de diamant, ce qui augmente sa masse et le fait se déposer sur la surface gelée, et le processus continue à partir de là.
Quelle est la taille des fleurs de glace et de quoi dépend leur taille
Dans la situation qui vient d’être décrite, des fleurs de givre peuvent donc se former précisément parce que, bien que l’air soit sec et que, théoriquement, la vapeur d’eau ne soit pas suffisante pour la formation du givre, la teneur en humidité sous forme de vapeur d’eau sublimée par la surface gelée crée les conditions et l’environnement optimaux pour la croissance de très gros cristaux de givre.
Une fois que la croissance de la fleur de givre commence, sa taille dépendra de l’épaisseur de la fine couche sursaturée décrite ci-dessus. Cette épaisseur est déterminée à la fois par conditions environnementales de la masse d’aircomme nous l’avons vu, tant de turbulences aériennes. La présence du vent, en effet, tend à créer des turbulences sur la surface gelée qui détruit pratiquement la fine portion d’air sursaturé nécessaire à la formation des cristaux.
Le développement dimensionnel des cristaux sous forme de pointes ou de surfaces planes avec apparence de fougère cela se produit précisément grâce à la grande quantité de vapeur d’eau disponible dans la fine couche d’air sursaturé en contact avec la glace. Cela se produit car il n’y a aucun contact avec la surface de la glace et les cristaux ne sont donc pas du tout affectés par le « chauffage » de la glace elle-même, malgré sa conductivité thermique élevée.
Il va sans dire que ce que nous venons de décrire est ce qu’il y a de plus évanescent dans la nature : en effet, il suffit que vos doigts ou un rayon de soleil effleurent ces merveilleuses efflorescences de filaments gelés pour les dissoudre en plusieurs, de minuscules gouttelettes d’eau. Et la magie se dissout instantanément.