Si les ondes gravitationnelles correspondent à des dilatations/compression dans la structure de l’espace-temps, résultats de la collision de trou-noirs ou autres phénomènes extrêmes du genre, et visibles qu’avec des interféromètres laser suffisamment sensibles pour détecter une variation de longueur de la taille d’un proton sur une distance de 4 kilomètres ; les ondes de gravité, elles, n’ont rien à voir avec tout ça.
Une histoire d’ondulations
Des ondes de gravité, vous en avez déjà vu : les vagues sur l’eau sont un exemple d’ondes de gravité !
Les vagues sont la propagation d’une perturbation de surface sur l’eau, laquelle est soumise à un champ de gravité uniforme.
À cause de cette gravité uniforme, l’eau dans une flaque va tendre vers une surface parfaitement plane. Si maintenant on jette un caillou dans cette eau, l’on crée une perturbation à sa surface. Plus précisément, l’impact du caillou crée une zone sur la surface où l’eau sera plus basse que le reste.
L’eau alentour va alors, par gravité, combler ce vide, laissant un autre vide derrière elle, qui sera comblée par l’eau encore derrière, et ainsi de suite : on voit alors naître des ondes qui vont se propager.
Ce genre de phénomène intervient sur tout fluide soumis à un champ de pesanteur, et peut être rendu visible quand il y a plusieurs fluides disposées en plusieurs couches. C’est le cas avec l’eau surmontée d’air (ce dernier étant également un fluide).
Les différentes couches dans l’atmosphère peuvent également donner lieu à des ondes de gravité. Elles sont alors visibles grâce aux nuages !
De la formation des nuages
La couverture nuageuse prend naissance à une altitude bien précise : celle où l’humidité commence à se condenser. Comme il fait plus froid en altitude, il arrive un moment où l’air sature en humidité et où l’eau commence à se liquéfier et à former des micro-gouttelettes. En dessous, l’humidité reste de la vapeur invisible, au dessus, elle forme des gouttelettes, visibles, donnant alors naissance à un nuage.
Sur les cumulus ou cumulonimbus ceci est visible par la face inférieure du nuage qui est parfaitement plane : la température à cet endroit est telle que l’humidité commence à condenser et le nuage commence à se former et à devenir visible. Le phénomène est particulièrement notable en zone de grande plaine.
Quand les ondes de gravité deviennent visibles
Les choses deviennent intéressantes quand le nuage est plat, comme une fine couverture située exactement à l’altitude où l’air sature de son humidité. Si la température est juste bonne, alors le nuage n’est pas visible : la zone de saturation est située juste au-dessus de la couche d’air humide.
La masse d’air se déplaçant avec le vent, il suffit alors d’un élément de relief (colline, montagne…) pour induire une perturbation sur cette couche nuageuse :
Cette perturbation va alors pouvoir provoquer une vague sur cette couverture nuageuse.
Or, si les bonnes conditions sont réunies, il arrive que la crête basse du nuage passe au-dessous de la région de saturation : la condensation disparaît uniquement au niveau des crêtes et l’on voit des nuages en formes de bandes parallèles, rendant compte des oscillations des couches d’air à cet endroit :
Le phénomène est parfois très bien visible de l’espace, par exemple sur une île située en pleine mer où l’air est humide et la topographie forcément très plate, dérangée seulement par cette île :
La formation des nuages lenticulaires a la même origine : le relief pousse les masses d’air vers le haut, où l’humidité condense et forme un nuage, puis, une fois que l’air a passé la montagne, elle redescend, se réchauffe et l’eau repasse sous forme gazeuse et invisible : il apparaît donc un nuage voilé très fin au-dessus des collines et disparaissant immédiatement après. On le voit très bien sur cette photo prise dans ma région montagneuse.
Il n’y a pas vraiment d’implications de ces nuages sur la météo locale, si ce n’est qu’il fait plus ou moins frais lors du passage ou lors de la formation d’un nuage.
Les pilotes de planeurs, ou même d’avions, doivent savoir reconnaître ces structures nuageuses pour en tenir compte : voir un nuage lenticulaire ou une onde de gravité à un endroit implique généralement la présence d’une montagne juste en dessous, ou encore la présence de courants d’air ascendants d’un côté puis descendants de l’autre (et ces courants descendants, très froids donc particulièrement rapides, peuvent être dangereux, surtout s’il y a plusieurs montagnes ou collines à la suite).
