Corrigés des auto-évaluations

On cherche le nom d'un passage d'un état à un autre, et on emploie pour cela le tableau des six changements d'état, puis la distinction entre les deux vaporisations. Au départ, l'eau imbibe le tissu : elle est à l'état liquide. À l'arrivée, la serviette est sèche et personne ne l'a essorée ni chauffée : l'eau est partie sous une forme que l'œil ne voit pas, donc à l'état gazeux. Le passage de liquide à gazeux est une vaporisation. Il ne s'agit pas d'une ébullition pour deux raisons, et chacune suffit : l'ébullition de l'eau demande cent degrés sous la pression habituelle alors que la pièce est à dix-huit degrés, et une ébullition se produit dans toute la masse en faisant des bulles, ce qui n'a pas eu lieu. La réponse est donc une vaporisation, et plus précisément une évaporation, qui se produit à toute température, lentement, à la surface libre du liquide.

On cherche à trancher une affirmation, et on emploie la propriété établie au chapitre : la vapeur d'eau est parfaitement transparente. Un appareil photographique n'enregistre que ce qui interagit avec la lumière ; un gaz transparent ne peut donc pas apparaître blanc sur une image. Ce que la photographie montre est autre chose : de la vapeur d'eau est bien sortie du bec, mais elle occupe la zone parfaitement transparente qui se trouve juste au-dessus, et elle n'est devenue visible qu'après avoir rencontré l'air plus froid de la pièce et s'être recondensée en gouttelettes liquides minuscules. La réponse à donner est donc : ce panache blanc est de l'eau liquide, déjà recondensée, et la vraie vapeur d'eau se trouve dans la zone transparente qui le précède, où il n'y a précisément rien à photographier.

On cherche des différences observables, c'est-à-dire constatables sans instrument, et on emploie la section consacrée aux deux vaporisations. Première différence, la température : l'évaporation se produit à toute température, l'ébullition à une température fixe, cent degrés pour l'eau pure sous la pression habituelle au niveau de la mer. Deuxième différence, le lieu : l'évaporation n'a lieu qu'à la surface libre du liquide, l'ébullition dans toute sa masse. Troisième différence, les bulles : l'ébullition en produit, l'évaporation n'en produit aucune. Deux autres différences sont acceptables si elles remplacent l'une des précédentes : la vitesse, lente contre rapide, et le bruit, silencieux contre bruyant.

On cherche le nom d'un passage, et on emploie le tableau des six changements d'état ainsi que le fait que l'air contient toujours de la vapeur d'eau invisible. La couche garde sa forme et gratte sous l'ongle : elle est à l'état solide. L'énoncé exclut la pluie et précise que le pare-brise était sec, donc aucune eau liquide n'a pu se déposer puis geler ; la seule source d'eau disponible est la vapeur de l'air. La surface s'étant refroidie sous zéro degré pendant la nuit claire, cette vapeur se dépose directement à l'état solide sans passer par l'état liquide. La réponse est donc une condensation solide, c'est-à-dire un passage direct de l'état gazeux à l'état solide, et c'est ce passage direct qui donne au givre son aspect en aiguilles au lieu d'une plaque de glace lisse.

On cherche à la fois une prévision et la limite de ce qu'une expérience permet de conclure, et on emploie les facteurs qui accélèrent l'évaporation ainsi que la règle de l'expérience 1 : une seule chose doit changer d'un essai à l'autre. L'assiette au soleil se videra la première, parce que le rayonnement la réchauffe et qu'une eau plus chaude, surmontée d'un air plus chaud, s'évapore plus vite. Mais cette expérience ne fait pas varier un seul facteur : au soleil, l'eau est plus chaude, l'air au-dessus d'elle aussi, et le courant d'air peut différer. La seule conclusion honnête est donc que l'ensemble des conditions au soleil accélère l'évaporation par rapport à l'ombre. On ne peut pas dire lequel des facteurs en est responsable, et on ne peut surtout pas conclure qu'il faut du soleil pour qu'il y ait évaporation, puisque l'assiette à l'ombre se vide également.

On cherche à comparer deux quantités d'eau à partir de deux pourcentages, et on emploie la définition de l'humidité relative comme rapport entre la quantité de vapeur contenue et la quantité maximale possible à la température du moment. Le piège consiste à comparer directement 90 et 55. Or ces deux pourcentages ne se rapportent pas au même maximum : la capacité maximale augmente avec la température, donc l'air à trente degrés peut contenir beaucoup plus de vapeur que l'air à trois degrés, et 55 % d'un grand maximum dépasse largement 90 % d'un petit. La réponse est donc que l'air d'été à trente degrés transporte le plus d'eau, et que le pourcentage ne compare jamais deux airs entre eux : il compare chaque air à sa propre limite du moment. Pour comparer deux airs, c'est le point de rosée qu'il faut regarder.

On cherche à énoncer une condition puis à l'appliquer, et on emploie la section consacrée à la condition unique de la condensation. La condition s'énonce ainsi : il y a condensation quand l'air est refroidi jusqu'à sa température de point de rosée, c'est-à-dire jusqu'à la saturation. Application à la buée d'une respiration : l'air expiré sort des poumons chaud et pratiquement saturé en vapeur d'eau ; au contact de l'air extérieur froid, il est refroidi brutalement sous son point de rosée, et l'excédent qu'il ne peut plus garder à l'état gazeux se condense en gouttelettes minuscules qui deviennent visibles. On ne voit donc jamais le souffle lui-même, qui est un gaz transparent : on voit l'eau qu'il transportait et qui vient de redevenir liquide. Cela explique aussi pourquoi le phénomène disparaît dès qu'il fait doux, l'air extérieur n'étant plus assez froid pour amener l'air expiré à son point de rosée.

On cherche à expliquer une répartition, et on emploie la condition unique de la condensation, en cherchant ce qui refroidit et non ce qui mouille. La quantité de vapeur d'eau disponible est la même partout dans le jardin : ce n'est donc pas elle qui fait la différence. Ce qui diffère, c'est le refroidissement. Pendant une nuit claire, l'herbe à découvert perd sa chaleur vers le ciel et descend nettement sous la température de l'air ambiant, jusqu'à son point de rosée : l'eau s'y dépose. L'herbe située sous la table est abritée : la table lui fait écran, elle ne perd pas sa chaleur de la même façon, elle reste plus chaude et n'atteint pas le point de rosée. La réponse est donc que la différence vient du refroidissement et non de l'eau disponible, et c'est exactement le même raisonnement que pour la buée sur la fenêtre de cuisine, le rôle de la surface froide étant tenu ici par l'herbe exposée.

On cherche à quoi sert un contre-essai, et on emploie la règle selon laquelle une expérience doit isoler l'ingrédient responsable. Dans l'essai complet, deux choses sont réunies : de l'air chargé de vapeur, et un refroidissement par le haut. Sans le contre-essai, on prouverait seulement que la réunion des deux fait apparaître un voile blanc, ce qui est vrai mais ne dit pas lequel des deux est en cause : quelqu'un pourrait soutenir que c'est l'eau chaude seule qui fabrique le brouillard. Le contre-essai retire un seul ingrédient, le froid, et laisse tout le reste identique ; comme rien n'apparaît alors, il établit que c'est bien le refroidissement qui déclenche le phénomène. La réponse est donc : sans contre-essai on prouverait qu'un résultat existe, mais pas ce qui le cause, et une expérience qui ne sépare pas ses ingrédients ne permet aucune conclusion sur un mécanisme.

On cherche à comparer deux airs sur leur aptitude à donner du brouillard, et on emploie la définition du point de rosée comme température à laquelle un air atteint la saturation. Les deux airs sont à quinze degrés, donc leur température de départ ne les sépare pas. Le premier a un point de rosée de quatorze degrés : il lui suffit de perdre un degré pour saturer. Le second a un point de rosée de deux degrés : il doit en perdre treize. Une nuit refroidit l'air, mais elle le refroidit d'une certaine quantité seulement, qui dépend de la saison et de la couverture nuageuse. La réponse est donc le premier air, celui dont le point de rosée est de quatorze degrés, parce qu'un refroidissement nocturne même modeste suffit à l'amener à la saturation, tandis que le second demanderait un refroidissement bien plus important pour donner du brouillard.

On cherche l'explication d'une apparente contradiction, et on emploie la section sur la taille des gouttelettes et les mouvements de l'air. Les gouttelettes d'un nuage sont si petites que l'air les freine autant qu'elles pèsent : elles descendent, mais si lentement que le moindre mouvement ascendant suffit à les maintenir ou à les faire remonter. Or l'air d'un nuage est précisément un air en train de monter, puisque c'est cette ascension qui l'a refroidi et qui a fait naître le nuage. La réponse tient donc en deux phrases : ce n'est pas que les gouttelettes ne tombent pas, c'est qu'elles ne tombent pas assez vite pour sortir du nuage ; et le mouvement ascendant qui a créé le nuage est aussi celui qui le maintient en l'air.

On cherche à nommer un mécanisme, à justifier une différence entre deux surfaces, puis à citer les trois autres, et on emploie la liste des quatre façons de refroidir de l'air. Des nuages en forme de choux-fleurs sont des cumulus, et ils naissent de la convection : l'air présent au voisinage d'un sol chaud se réchauffe à son contact, se dilate, devient plus léger, monte et se refroidit en altitude jusqu'à condenser. La différence entre les terres et le lac vient de la surface : par un après-midi d'été, les terres se réchauffent vite et fortement sous le Soleil, tandis qu'une étendue d'eau se réchauffe beaucoup plus lentement et reste plus fraîche ; au-dessus du lac, il n'y a donc pas de sol chaud pour amorcer la convection, et aucune colonne d'air ne monte. Les trois autres façons de refroidir l'air sont le soulèvement orographique, quand une masse d'air poussée par le vent est contrainte de s'élever le long d'un relief ; le soulèvement frontal, quand un air plus chaud glisse au-dessus d'un air plus froid à la limite entre deux masses d'air ; et le refroidissement par la base, quand un air doux circule au-dessus d'une surface plus froide. Retenez que les trois premières font MONTER l'air et que la quatrième ne le fait pas : c'est le sol ou la mer qui lui prend sa chaleur.

On cherche à lire un nom au lieu de le réciter, et on emploie les racines latines données dans le chapitre. Altostratus se décompose en alto, qui indique l'étage moyen, et stratus, qui désigne une couche étendue : c'est donc une couche de l'étage moyen, et l'on peut en déduire une nappe grisâtre qui couvre le ciel à hauteur intermédiaire. Cumulonimbus se décompose en cumulus, qui désigne un tas, et nimbus, qui désigne la pluie : c'est donc un nuage en tas qui donne de la pluie, et l'on peut en déduire une masse bombée capable de produire des précipitations. La réponse attendue est cette décomposition, plus la remarque qui la rend utile : ces racines se combinent librement, ce qui permet de comprendre un nom jamais rencontré sans l'avoir appris.

On cherche la règle de classement, et on emploie la définition de l'étage donnée au chapitre. Un nuage est rangé selon l'altitude de sa base, et jamais selon celle de son sommet. Or la base d'un cumulonimbus est basse, souvent à moins d'un kilomètre du sol, ce qui la place dans l'étage inférieur, défini comme allant de la surface du globe à deux kilomètres. Que son sommet monte jusqu'à quinze kilomètres et traverse ainsi les trois étages ne change rien au classement. La réponse est donc : parce que le classement se fait sur la base et non sur le sommet, et cette convention existe justement pour qu'un observateur au sol, qui voit la base et pas le sommet, puisse classer un nuage sans instrument.

On cherche à terminer un raisonnement commencé dans l'exemple travaillé, et on emploie le soulèvement orographique ainsi que le lien entre température et capacité maximale en vapeur. Du côté où le vent pousse l'air contre la pente, l'air est contraint de s'élever, il se refroidit, il atteint son point de rosée et il condense : c'est le versant humide, celui qui reçoit les nuages et les précipitations. Passé la crête, l'air redescend le long de l'autre pente, il se réchauffe, sa capacité maximale à contenir de la vapeur augmente de nouveau, et les gouttelettes se réévaporent : c'est le versant sec. La réponse complète est donc : le versant humide est celui qui fait face au vent marin, le versant sec est le versant opposé, et le nuage se dissipe après la crête parce que la descente réchauffe l'air au lieu de le refroidir.

On cherche ce qui sépare un nuage qui retient son eau d'un nuage qui la laisse tomber, et on emploie la section sur les deux chemins pour grossir. Ce qui a changé n'est ni la nature du nuage ni la quantité d'eau qu'il contient : c'est la taille de ses gouttelettes. Elles se sont agglomérées, par rencontres successives ou en passant par l'état solide en altitude, et Météo-France l'écrit ainsi : lorsqu'elles deviennent trop lourdes, elles tombent sous forme de pluie. Cela suffit parce qu'une gouttelette plus grosse descend plus vite : à partir d'un certain point, sa vitesse de chute dépasse celle du courant ascendant qui la portait, et elle sort du nuage par le bas. La réponse est donc : seule la taille a changé, et elle suffit parce que c'est elle qui décide si la chute l'emporte sur l'ascendance. Quant aux formes que peut prendre ce qui tombe, elles sont cinq. La bruine, liquide, faite de gouttelettes dont le diamètre n'excède pas 0,5 mm. La pluie, liquide, dont les gouttes dépassent 0,5 mm : c'est ce seul seuil qui les sépare. La neige, solide, qui se forme quand la température de l'air est négative ou avoisine zéro degré. Le grésil, solide, fait de grains de glace plus fins et plus tendres que les grêlons, et qu'aucun diamètre ne définit à la source. La grêle, solide, faite de particules de glace de diamètre supérieur à 5 mm. La giboulée, elle, n'est pas une forme de plus mais un mélange : une brève averse mêlant pluie, grêle, grésil, neige et neige fondue.

On cherche un volume d'eau, et on emploie une seule relation, celle de Météo-France : un millimètre de pluie équivaut à un litre d'eau par mètre carré. Elle convient exactement, parce qu'elle relie une hauteur en millimètres à un volume par unité de surface, et que l'énoncé donne une hauteur et une surface. La surface du toit vaut 9 fois 6, soit 54 mètres carrés. Une hauteur de 8 mm équivaut à 8 litres par mètre carré. Le volume total vaut donc 8 fois 54, soit 432 litres. Vérification d'ordre de grandeur : 432 litres, c'est un peu plus de deux baignoires, ce qui est plausible pour une pluie modérée sur un toit de cette taille. La réponse est 432 litres, soit environ 0,43 mètre cube.

On cherche un argument, et on emploie la comparaison entre deux récipients de tailles différentes. Si l'on mesurait un volume, le résultat dépendrait du récipient : sous la même averse, un grand seau recueille beaucoup plus qu'un verre, et les deux relevés seraient incomparables. Une hauteur, elle, ne dépend pas de la taille du récipient : sous la même pluie, un seau et un verre à parois droites se remplissent exactement à la même hauteur, parce que la surface qui collecte et la surface qui reçoit augmentent ensemble. La réponse est donc : on mesure une hauteur parce qu'elle est la seule grandeur qui ne dépende pas de l'instrument employé, ce qui rend deux relevés comparables où qu'ils soient faits ; et c'est de cette indépendance que découle l'équivalence entre un millimètre et un litre par mètre carré.

On cherche des erreurs de mesure et leur sens, et on emploie les règles de pose d'un pluviomètre. Première erreur, l'abri : l'avancée du toit intercepte une partie de la pluie avant qu'elle n'atteigne le récipient, et le relevé est alors inférieur à la réalité. Seconde erreur, le ruissellement : de l'eau collectée par le toit peut s'égoutter le long de l'avancée ou du mur et tomber dans le récipient, et le relevé est alors très supérieur à la réalité, puisqu'il compte de l'eau tombée sur une surface bien plus grande que l'ouverture du pluviomètre. La réponse est donc ces deux erreurs, l'une par défaut et l'autre par excès, avec la remarque qui compte : elles peuvent se produire ensemble sans se compenser, ce qui rend le relevé non seulement faux mais impossible à corriger après coup. Quant au radar météorologique, il ne recueille rien : il envoie une onde et mesure ce que les gouttes lui renvoient, sur une portée d'environ 100 km pour la mesure, avec une image toutes les 5 minutes. Il ne dispense pas d'un pluviomètre pour deux raisons : il voit la pluie EN ALTITUDE, parfois avant qu'elle ne touche le sol et parfois alors qu'elle s'évaporera avant d'arriver, et il mesure indirectement là où le pluviomètre recueille pour de bon. Les deux instruments répondent à deux questions différentes, l'un sur ce qui tombe à grande échelle, l'autre sur ce qui est réellement arrivé en un point.

On cherche la raison d'une pratique de mesure, et on emploie le piège du chapitre sur les millimètres de pluie et les centimètres de neige. Une hauteur de manteau neigeux ne mesure pas une quantité d'eau : elle mesure la façon dont les flocons se sont empilés. Par grand froid, une même quantité d'eau donne un manteau épais et léger ; par température proche de zéro, elle donne un manteau mince et lourd. Deux relevés de neige en centimètres ne se comparent donc pas entre eux, et ils ne s'additionnent pas non plus avec des relevés de pluie. En faisant fondre la neige recueillie, le service ramène tout à la même grandeur, la hauteur d'eau liquide. La réponse est donc : pour que ses relevés soient comparables entre eux et avec ceux de pluie, ce qui est la condition même pour qu'une mesure soit une donnée.

On cherche la propriété qui rend un matériau perméable, et on emploie la section consacrée à la perméabilité. La réponse ne tient ni à la dureté ni à l'apparence, puisque les deux matériaux sont meubles. Ce qui compte, ce sont les vides que le matériau contient, et surtout le fait que ces vides communiquent entre eux. Un sable est fait de grains qui laissent entre eux des espaces reliés les uns aux autres : l'eau descend de proche en proche, donc il est perméable. Une argile est faite de particules minuscules et plates qui se collent les unes aux autres : ses vides existent mais ils sont trop fins et trop mal reliés pour laisser passer l'eau à un rythme utile, donc elle est imperméable. La réponse est donc : c'est la taille des vides et leur communication qui décident, et non la dureté du matériau.

On cherche à décrire un trajet en employant trois mots imposés, et on emploie la description de l'infiltration donnée par Eaufrance. Première phrase : après la pluie, la goutte pénètre dans les pores et les fissures du sol et elle est entraînée vers le bas par la gravité. Deuxième phrase : elle traverse ainsi le sous-sol jusqu'à rencontrer un substratum imperméable, qui interrompt sa descente. Troisième phrase : elle s'accumule alors dans les espaces vides de la roche poreuse ou fissurée qui surmonte ce substratum, c'est-à-dire dans l'aquifère, et l'eau ainsi accumulée constitue la nappe. La réponse est ce trajet en trois temps, et le point à ne pas manquer est que l'aquifère désigne la roche tandis que la nappe désigne l'eau qu'elle contient.

On cherche à séparer ce qu'un énoncé permet de conclure de ce qu'il ne permet pas, et on emploie la liste des facteurs de ruissellement ainsi que la notion de saturation. Ce que l'énoncé permet de trancher : dans les DEUX cas, un ruissellement important est possible, et l'intuition qui désignerait d'office l'orage est trop rapide. Ce qu'il ne permet pas de trancher : lequel des deux ruisselle le plus, car il manque l'intensité exacte de l'orage et le degré de saturation du sol. Les facteurs en jeu dans le premier cas : la pluie est fine, donc peu intense, ce qui joue POUR l'infiltration, mais le sol est déjà gorgé d'eau, donc saturé, ses vides sont pleins et l'eau qui arrive n'a plus de place, exactement comme si le sol était imperméable. Les facteurs dans le second cas : le sol est sec, donc ses vides sont disponibles, ce qui joue POUR l'infiltration, mais l'orage est bref et intense, donc il apporte plus vite que le sol n'absorbe. Ce qu'il faut retenir est que l'intensité de la pluie n'est pas le seul facteur, et que l'état préalable du sol pèse autant.

On cherche deux conséquences, l'une en surface et l'autre en profondeur, et on emploie la liste des facteurs de ruissellement ainsi que le rôle de l'infiltration. En surface : le bitume est imperméable, donc la quasi-totalité de la pluie ruisselle au lieu de s'infiltrer, elle arrive plus vite et en plus grande quantité dans les réseaux et les cours d'eau, et le risque de débordement lors d'une averse intense augmente. En profondeur : l'eau qui ne s'infiltre plus ne rejoint plus la nappe, donc la réserve souterraine se recharge moins, ce qui se paiera plus tard, en période sèche, par une restitution moindre aux cours d'eau. La réponse est ce couple, et la remarque qui le relie : la quantité de pluie reçue n'a pas changé, seule sa répartition entre surface et profondeur a changé, et c'est ce qui aggrave à la fois les crues et les étiages.

On cherche une conclusion puis un calcul, et on emploie les facteurs de ruissellement puis la relation entre millimètres et litres par mètre carré. Conclusion : le coteau argileux ruisselle le plus, car ses trois caractéristiques vont dans le même sens, sol imperméable, forte pente et sol nu, tandis que le plateau sableux plat et herbeux favorise l'infiltration sur ses trois caractéristiques ; l'intensité de la pluie provoque cependant un peu de ruissellement sur les deux. Calcul : 25 mm équivalent à 25 litres par mètre carré, et un hectare vaut 10 000 mètres carrés, donc l'orage a déposé 25 fois 10 000, soit 250 000 litres, c'est-à-dire 250 mètres cubes. La réponse est donc : le coteau argileux ruisselle davantage, et l'orage a apporté 250 000 litres par hectare.

On cherche une définition et l'argument qui la rend opérante, et on emploie les définitions d'Eaufrance. Un bassin versant est le territoire correspondant à l'ensemble de la surface recevant les eaux qui circulent naturellement vers un même cours d'eau ou vers une même nappe d'eau souterraine. Sa limite est la ligne de partage des eaux, une frontière naturelle dessinée par le relief et qui correspond aux lignes de crête : les gouttes tombant d'un côté ou de l'autre de cette ligne alimentent deux bassins voisins. Elle ne suit pas les frontières administratives parce qu'elle n'a pas été décidée : elle est tracée par le relief, qui ne tient aucun compte des découpages humains. La réponse doit contenir la conséquence : une commune peut appartenir à deux bassins, un bassin peut couvrir plusieurs pays, et c'est pourquoi la gestion de l'eau s'organise par bassin.

On cherche des explications compatibles avec un fait apparemment contradictoire, et on emploie le tableau des trois apports d'un cours d'eau. Première explication : l'apport des affluents. Une averse tombée en amont, parfois à plusieurs dizaines de kilomètres, met plusieurs heures ou plusieurs jours à descendre, et elle fait monter la rivière alors qu'il n'a pas plu une goutte sur place. Seconde explication, et elle est d'une autre nature : le ruissellement direct sur un secteur imperméabilisé du bassin. Une averse tombée sur une zone bâtie, un parking ou un coteau argileux nu, même proche, n'a presque rien laissé s'infiltrer ; toute l'eau est partie en surface, très vite, et elle est arrivée en quelques heures alors qu'aucune goutte n'est tombée sur le point d'observation. La réponse est ce couple, et le point de méthode qu'il illustre : ce qui arrive dans une rivière ne dépend pas de ce qui tombe là où on la regarde, mais de ce qui tombe sur l'ensemble de son bassin versant et de la façon dont chaque secteur de ce bassin traite ce qu'il reçoit.

On cherche l'origine de l'eau qui coule hors période de pluie, et on emploie la section sur les trois apports. Le ruissellement est épuisé depuis longtemps, puisqu'il agit en quelques heures. Les affluents ne peuvent rien apporter de plus, puisqu'ils sont dans la même situation. Il reste le troisième apport : la restitution des nappes souterraines. L'eau infiltrée des semaines ou des mois plus tôt ressort lentement dans le lit du cours d'eau et constitue ce que l'on appelle le débit de base. La réponse est donc : c'est la restitution des nappes qui fait couler la rivière en août, et cette eau vient des pluies des saisons précédentes, celles qui se sont infiltrées au lieu de ruisseler. C'est le sens exact de la formule du chapitre : ce que le sol a absorbé en hiver est ce qui coulera en été. Quant à la reconnaissance sur le terrain, elle se fait sans instrument et sur trois signes. En étiage : l'eau est CLAIRE, parce qu'elle vient surtout des nappes et non du lessivage des sols ; le niveau est bas et découvre des bancs de galets ; le lit se réduit à un chenal étroit. En crue : l'eau est BRUNE, parce qu'elle transporte des particules arrachées aux sols ; elle est haute et rapide ; et elle charrie des branches. La couleur est le signe le plus sûr des trois, parce qu'elle dit d'où l'eau vient.

On cherche à expliquer un paradoxe apparent, et on emploie la relation entre infiltration et débit de base. L'urbanisation remplace des surfaces perméables par des surfaces imperméables : bitume, béton, toitures. La pluie qui tombe dessus ne s'infiltre plus, elle ruisselle. Conséquence immédiate : elle arrive plus vite et en plus grande quantité dans le cours d'eau, donc les crues sont plus fortes et plus brutales. Conséquence différée : cette même eau n'a pas rechargé la nappe, donc la restitution souterraine sera moindre les mois suivants, donc l'étiage sera plus sévère. La réponse est donc que la quantité d'eau reçue n'a pas changé, mais que sa répartition dans le temps s'est dégradée : tout arrive vite et rien n'est mis en réserve, ce qui produit les deux inconvénients au lieu d'un seul.

On cherche à valider une affirmation surprenante, et on emploie la définition de la ligne de partage des eaux. Oui, elles le peuvent. Un sommet de crête est une ligne de partage des eaux, c'est-à-dire une frontière naturelle entre deux bassins versants voisins. Une goutte tombée d'un côté ruisselle vers l'exutoire de son bassin, l'autre vers l'exutoire du bassin voisin, et rien ne les fera se rejoindre puisque les deux bassins ne se recouvrent nulle part. Si les deux bassins se jettent dans des mers différentes, les deux gouttes finissent dans deux mers différentes. La réponse doit ajouter la nuance du chapitre : une partie de chaque goutte s'infiltre plutôt que de ruisseler, mais cela ne change pas l'arrivée, car une nappe s'écoule elle aussi vers l'exutoire de son propre bassin.

On cherche une énumération ordonnée accompagnée des changements d'état, et on emploie la section qui déroule la boucle. Évaporation des océans, des rivières et des lacs sous l'effet de la chaleur du Soleil : liquide vers gazeux. Évapotranspiration, qui ajoute à cette vapeur celle de la transpiration des végétaux : liquide vers gazeux également. Formation des nuages, quand la vapeur s'élève et se transforme en minuscules gouttelettes ou en cristaux de glace : gazeux vers liquide, ou gazeux vers solide. Précipitations, quand les gouttelettes deviennent trop lourdes et tombent sous forme de pluie, de neige ou de grêle : aucun changement d'état pour la pluie. Partage au sol enfin, entre ruissellement vers les rivières et les fleuves, accumulation dans les glaciers et infiltration vers les nappes : la solidification a déjà eu lieu en altitude pour la neige et la grêle, la fusion intervient quand elles fondent au sol ou qu'un glacier se retire, et l'évaporation reprend pour la part qui repart directement dans l'air. La boucle se referme quand les fleuves rejoignent l'océan. Quant aux grands réservoirs, ils sont six : les océans et les mers, l'atmosphère, les glaciers et les calottes, les nappes souterraines, les cours d'eau et les lacs, enfin les êtres vivants et les sols. C'est de très loin l'océan qui en contient le plus, puisque l'eau couvre près des trois quarts de la surface du globe et que c'est là que se trouve l'essentiel de la réserve.

On cherche à répondre à une question et à montrer qu'elle est mal posée, et on emploie la propriété qui définit un cycle. Réponse à donner : le cycle de l'eau n'a pas de commencement, parce que chacune de ses étapes est à la fois la conséquence de la précédente et la cause de la suivante, indéfiniment ; demander où il commence n'a pas plus de sens que demander où commence un cercle. Pourquoi la question est mal posée : elle importe la structure d'une chaîne, qui a une première étape et une dernière, dans un objet qui est un cycle et qui n'en a aucune. On peut ajouter que l'ordre dans lequel un livre expose le cycle est une commodité de récit, et que commencer par un nuage, par une nappe ou par une flaque donnerait exactement le même enchaînement, décalé d'un cran.

On cherche une explication déductible, et on emploie le fait établi au chapitre 1 selon lequel un changement d'état ne concerne que l'eau elle-même. Quand de l'eau de mer s'évapore, ce qui passe à l'état gazeux est l'eau ; le sel, lui, ne s'évapore pas et reste dans l'océan. La vapeur qui monte est donc de l'eau sans sel, les nuages qu'elle forme ne sont pas salés, et la pluie qui en tombe ne l'est pas davantage. La réponse est donc : le cycle de l'eau fonctionne comme une immense séparation entretenue par le Soleil, qui prélève de l'eau douce dans une réserve salée, et c'est ce mécanisme qui rend la vie possible sur les continents. On peut le vérifier chez soi : après l'évaporation complète d'une assiette d'eau du robinet, il reste au fond un léger dépôt, c'est-à-dire ce qui n'a pas pu partir dans l'air.

On cherche à comparer deux gestes apparemment identiques, et on emploie le piège du chapitre sur les boucles emboîtées de durées inégales. Le cycle n'est pas une boucle unique : c'est une infinité de boucles de durées très différentes. Une eau prélevée dans une rivière appartient à une boucle courte, alimentée par le ruissellement et par la restitution des nappes, et elle se remplace en quelques jours à quelques semaines. Une eau prélevée dans une nappe profonde appartient à une boucle longue, dont le temps de renouvellement peut se compter en siècles. La réponse est donc : les deux prélèvements portent sur le même volume mais pas sur la même ressource, l'un puisant dans un flux qui se reconstitue vite et l'autre dans un stock qui ne se reconstitue pas à l'échelle d'une vie humaine.

On cherche à terminer un trajet commencé dans l'exemple travaillé, et on emploie les trois apports d'un cours d'eau vus au chapitre 6. Mécanisme de sortie de la nappe : la restitution, c'est-à-dire l'écoulement très lent de la nappe suivant la pente de son substratum, jusqu'à ressortir soit à une source, soit directement dans le lit d'un cours d'eau. Réservoirs traversés ensuite : le cours d'eau, puis éventuellement plusieurs cours d'eau successifs jusqu'à l'exutoire du bassin versant, et enfin l'océan. Changements d'état : aucun sur toute cette portion, l'eau restant liquide de la nappe à l'océan ; on peut noter qu'une part s'évapore en chemin depuis la surface du cours d'eau, ce qui la fait repartir dans l'atmosphère par une boucle plus courte. La boucle est alors refermée, puisque l'océan est le réservoir de départ.

On cherche une énumération ordonnée, et on emploie le tableau du petit cycle. Un, le captage : on prélève de l'eau brute dans une nappe, un lac ou une rivière. Deux, la potabilisation : on filtre pour retirer les particules en suspension, puis on désinfecte pour éliminer les micro-organismes. Trois, le stockage : on met l'eau potable en réserve en hauteur, le plus souvent dans un château d'eau. Quatre, la distribution : l'eau est acheminée sous pression par un réseau de canalisations jusqu'aux habitations, aux exploitations et aux sites industriels. Cinq, la collecte : après usage, l'eau usée est rassemblée par les égouts ou dirigée vers un dispositif individuel. Six, l'épuration : elle est nettoyée en station d'épuration ou en assainissement non collectif, puis rendue au milieu naturel.

On cherche à corriger une confusion et à décrire deux installations, et on emploie la phrase d'Eaufrance selon laquelle l'eau potable ne provient jamais des stations d'épuration. Correction à apporter : ce sont deux chaînes séparées, avec deux usines différentes, deux réseaux différents et deux directions, et elles ne se rejoignent nulle part. L'usine de potabilisation se trouve au début du petit cycle : elle reçoit de l'eau brute prélevée dans le milieu naturel et elle rejette de l'eau potable vers le réseau de distribution. La station d'épuration se trouve à la fin : elle reçoit les eaux usées collectées et elle rejette de l'eau nettoyée dans un cours d'eau ou dans la mer, ainsi que des boues. La réponse est ce couple, et la formule qui l'ancre : l'une prend au milieu pour donner au robinet, l'autre prend au robinet pour rendre au milieu.

On cherche à trancher sur la potabilité à partir d'une apparence, et on emploie la phrase de l'Agence de l'eau Artois-Picardie selon laquelle l'eau pompée est propre mais elle n'est pas potable. Non, on ne peut pas la boire. Propre et potable ne sont pas synonymes : la limpidité ne renseigne que sur l'absence de particules en suspension, alors qu'une eau peut être parfaitement limpide et contenir des micro-organismes ou des substances dissoutes qu'aucun regard ne détecte. C'est précisément pourquoi la potabilisation comporte deux gestes et non un seul : la filtration, qui traite ce qui est en suspension, et la désinfection, qui traite ce que la filtration ne peut pas atteindre. La réponse ajoute ce que ce volume rappelle à chaque fois : la potabilité relève de contrôles réglementés faits en laboratoire, et une eau se boit parce qu'elle est distribuée comme potable, jamais parce qu'elle a l'air propre.

On cherche à éviter une conclusion trop rapide à partir de deux pourcentages, et on emploie la distinction entre prélevé et consommé. Il faut ajouter que prélever n'est pas consommer. Une eau prélevée pour refroidir une centrale est en grande partie rendue au milieu peu après, un peu plus chaude ; elle reste donc disponible en aval. Le rapport indique qu'entre 12 % et 15 % seulement de l'eau douce prélevée en France est réellement consommée, c'est-à-dire non restituée au milieu. La réponse est donc : les 45 % du refroidissement mesurent un volume qui transite, et non un volume qui disparaît, si bien que comparer ce chiffre aux 19 % de l'eau potable sans cette précision revient à additionner deux grandeurs différentes. Il faut aussi tenir compte du lieu et du moment du prélèvement, car une tension sur l'eau est toujours locale et saisonnière.

On cherche à expliquer un choix d'implantation, et on emploie la phrase du chapitre selon laquelle la hauteur d'un château d'eau met le réseau sous pression. La hauteur sert à distribuer par la seule gravité : l'eau descend du réservoir vers les habitations sans qu'une pompe ait besoin de tourner en permanence, et le réseau reste sous pression même en cas de panne de pompage, tant qu'il reste de l'eau dans le réservoir. S'il était construit dans le bas du village, la différence de hauteur avec les habitations situées plus haut serait nulle ou négative : l'eau ne monterait pas d'elle-même, et il faudrait une pompe fonctionnant en continu pour les desservir, avec une interruption immédiate à la moindre panne. La réponse est donc : la hauteur est ce qui fabrique la pression, et c'est aussi ce qui fabrique l'autonomie du réseau.

On cherche des conditions et, pour chacune, l'erreur qu'elle répare, et on emploie la phrase de Météo-France sur la mesure de la température. À 1,5 mètre du sol : cela répare l'erreur due au sol, qui chauffe et refroidit plus vite que l'air et qui rendrait toute mesure au ras du sol systématiquement plus extrême. Dans un abri : cela répare l'erreur due au rayonnement, celui du Soleil comme celui que renvoie le sol, et protège aussi le capteur des précipitations. Un abri blanc : cela répare l'erreur due à l'absorption, une surface sombre se réchauffant sous la lumière alors qu'une surface blanche la renvoie. Un abri ajouré : cela répare l'erreur due au confinement, un abri fermé finissant par mesurer l'air de sa propre boîte au lieu de l'air ambiant. La réponse doit contenir le principe général : une condition de mesure n'est jamais une formalité, chacune répare une façon précise de se tromper. Quant aux autres grandeurs qu'une station relève, elles vont par couples avec leur instrument : la hauteur de précipitation, au pluviomètre, en millimètres ; la direction du vent, à la girouette, nommée d'où le vent vient ; la vitesse du vent, à l'anémomètre, toujours moyennée sur une durée déclarée ; l'humidité relative, à l'hygromètre, en pourcentage, et dans le même abri que le thermomètre puisqu'elle dépend de la température ; la pression atmosphérique, au baromètre, en hectopascals, ramenée au niveau de la mer pour rester comparable ; et la nébulosité, qui n'a pas d'instrument du tout : elle s'estime à l'œil, en huitièmes de ciel couvert.

On cherche à appliquer une convention, et on emploie la règle selon laquelle un vent est nommé par la direction d'où il vient. Un vent d'est vient de l'est et se dirige vers l'ouest. La façade que le vent frappe est donc la façade EST, celle qui lui fait face ; la façade abritée est la façade opposée, c'est-à-dire la façade OUEST. Le point de méthode à retenir est qu'une erreur de convention inverse exactement la réponse, ce qui en fait l'une des rares erreurs qui ne se rattrapent pas au bon sens : les deux réponses sont symétriques et semblent aussi plausibles l'une que l'autre. C'est pourquoi la convention s'apprend au lieu de se deviner.

On cherche à rendre compatibles deux mesures différentes, et on emploie le fait qu'une mesure de vent est toujours une moyenne sur une durée. Météo-France distingue le vent instantané, mesuré sur trois secondes, et le vent moyen, calculé sur dix minutes. Les deux stations ne mesurent donc pas la même chose : celle qui annonce 90 km/h donne vraisemblablement une rafale, c'est-à-dire une valeur instantanée, et celle qui annonce 45 km/h donne un vent moyen. Les deux peuvent être exactes en même temps, puisqu'une rafale est par définition un maximum bref au sein d'un écoulement dont la moyenne est plus faible. La réponse est donc : aucune ne se trompe, elles portent sur des durées différentes, et comparer une valeur instantanée à une moyenne n'a pas de sens si la durée n'est pas déclarée.

On cherche à séparer deux notions voisines, et on emploie la distinction entre précision de l'instrument et justesse de la mesure. Un thermomètre très précis posé en plein soleil mesure sa propre température, qui dépend du rayonnement reçu : il donne donc une valeur éloignée de plusieurs degrés de la température de l'air, avec une belle précision apparente. Un thermomètre grossier correctement abrité mesure bien la température de l'air, à un degré près. La réponse est que la précision décrit la finesse de lecture de l'appareil tandis que la justesse décrit la distance à la valeur vraie, et que c'est la justesse qui compte. La conséquence pratique est celle du chapitre : pour un relevé fait chez soi, on soigne d'abord l'emplacement et la régularité, et seulement ensuite l'appareil.

On cherche à délimiter ce qu'une série permet, et on emploie la condition de régularité d'un relevé. Ce que vous pouvez encore conclure : chaque valeur reste vraie à l'instant où elle a été prise, et vous pouvez toujours dire quelle a été la température la plus basse et la plus haute que vous avez rencontrées. Ce que vous ne pouvez plus conclure : rien qui compare des jours entre eux, ni tendance, ni moyenne interprétable, car un écart entre deux jours peut venir du temps qu'il faisait ou simplement de l'heure du relevé, la température variant fortement au cours d'une journée. La réponse est donc : la série devient une collection d'observations isolées au lieu d'une série comparable, et le geste à faire est de fixer une heure et de recommencer la série, jamais de corriger après coup.

On cherche à décrire une chaîne complète, et on emploie les deux chapitres précédents. Le thermomètre placé dans un abri blanc et ajouré à 1,5 mètre du sol produit une mesure juste, donc comparable à celle de toutes les autres stations du monde, puisque les conditions sont normalisées par l'Organisation météorologique mondiale. Cette mesure rejoint les autres observations venues des stations automatiques, des radars et des dizaines de satellites, et de leur ensemble le calcul tire une image de l'atmosphère à l'instant où il commence : c'est l'état initial, une reconstitution approchée et jamais la réalité elle-même. Cet état initial est donné à un modèle de prévision numérique, ARPEGE ou AROME, qui calcule l'évolution probable de l'atmosphère, et les supercalculateurs Belenos et Taranis font tourner ce calcul. Une expertise humaine analyse enfin ces résultats complexes et les traduit en informations concrètes, c'est-à-dire en lignes de bulletin.

On cherche une explication mécanique, et on emploie le fait que l'état initial est une reconstitution approchée et non la réalité. Le modèle part d'une image de l'atmosphère qui comporte de très petits écarts, inévitables : entre deux stations il faut estimer, au-dessus des océans les mesures sont plus rares, et certaines grandeurs se mesurent moins bien que d'autres. Ces petits écarts ne restent pas petits : à chaque pas de calcul, ils se propagent et grandissent. Au bout de quelques heures ils sont encore négligeables, ce qui explique qu'une prévision à vingt-quatre heures soit excellente ; au bout de plusieurs jours ils ont grandi au point de changer le résultat. La réponse est donc : la prévision ne se dégrade pas parce que l'atmosphère serait plus compliquée dans sept jours, mais parce que l'écart de départ a eu sept jours pour grandir.

On cherche à interpréter un changement de prévision, et on emploie le fait que chaque calcul repart d'observations plus récentes. Ce qui s'est passé est simple : un nouveau calcul a été lancé à partir d'un état initial plus récent, donc meilleur, et il a produit un résultat différent. Non, il ne faut pas en conclure que le service se trompe : un bulletin qui se corrige n'est pas un bulletin qui s'était trompé, c'est un bulletin qui a reçu de meilleures données. La réponse doit ajouter le point de lecture qui en découle : plus l'échéance approche, plus le bulletin est fiable, et c'est pourquoi la bonne pratique consiste à reconsulter à mesure que la date se rapproche plutôt qu'à s'en tenir à la première annonce entendue.

On cherche à lire deux couleurs et à dire où trouver la conduite à tenir, et on emploie le tableau des quatre couleurs ainsi que la garde du chapitre. Le jaune signale : soyez attentif, c'est-à-dire qu'un phénomène est possible et que le département est nommé avec le phénomène concerné. Le vert signale : pas de vigilance particulière, c'est-à-dire que le département n'est concerné par aucun phénomène signalé pour la période couverte. Où trouver ce qu'il convient de faire : avec la carte elle-même, auprès du service qui la publie, au moment où le danger existe. La réponse doit contenir la raison : les conduites à tenir dépendent du phénomène, de l'endroit, de l'heure et de la situation de chacun, et aucun livre écrit des mois plus tôt ne peut les remplacer. C'est la règle générale de ce volume : une consigne de sécurité se lit là où elle est publiée et mise à jour.

On cherche à formuler une réponse complète et à justifier un moment, et on emploie la dégradation de la fiabilité avec l'échéance. Réponse en deux phrases : aujourd'hui, on peut dire qu'un régime plus doux et plus humide que la normale est attendu pour cette période, ce qui rend un temps perturbé plus probable qu'un temps sec et froid ; en revanche, savoir s'il pleuvra à midi ce jour-là dépasse ce qu'une prévision à neuf jours peut donner. Moment auquel reconsulter : LA VEILLE, parce que le chapitre établit qu'une prévision à vingt-quatre heures est excellente, les écarts de l'état initial n'ayant pas eu le temps de grandir. La justification est celle du chapitre : la fiabilité d'une prévision dépend d'abord de la distance entre le moment du calcul et le moment prévu, et c'est pourquoi il faut reconsulter à mesure que la date se rapproche plutôt que s'en tenir à la première annonce.

On cherche un critère unique, et on emploie la définition des deux mots. Le critère est l'échelle de temps sur laquelle porte l'affirmation, et lui seul : ni l'objet ni la méthode ne séparent la météo du climat, puisque les deux emploient les mêmes grandeurs et les mêmes instruments. Une affirmation qui porte sur une heure, un jour ou quelques jours est de la météo. Une affirmation qui porte sur des dizaines d'années, ou sur une moyenne calculée sur une longue période, est du climat. Exemples possibles, parmi beaucoup d'autres : il pleuvra demain après-midi sur la moitié nord est un énoncé de météo, car il porte sur une journée ; le mois de juillet est en moyenne le plus chaud de l'année dans cette région est un énoncé de climat, car le mot en moyenne renvoie à une statistique sur de nombreuses années.

On cherche une définition, une durée et un rythme, et on emploie la section sur les normales. Une normale climatologique est une référence statistique qui représente le climat d'une période donnée, et à laquelle on compare les valeurs mesurées pour dire si un mois ou une année a été chaud, froid, sec ou humide. Elle se calcule sur une période de trente ans. Elle est mise à jour chaque décennie, selon la règle de l'Organisation météorologique mondiale. La réponse peut ajouter la raison du choix de trente ans : c'est une durée assez longue pour que les années exceptionnelles se compensent, et assez courte pour rester représentative d'une époque.

On cherche une raison et une conséquence, et on emploie le changement de référence du 28 juin 2022. Raison : Météo-France a remplacé la période 1981-2010 par la période 1991-2020 parce que les normales 1981-2010 n'étaient plus représentatives du climat actuel dans un contexte de changement climatique. Conséquence pour un écart calculé sur l'ancienne référence : il n'est pas faux, mais il ne se compare plus aux écarts publiés aujourd'hui, puisqu'il est calculé par rapport à une moyenne plus froide de 0,42 degré ; un même mois donnerait donc un écart plus grand sur l'ancienne référence que sur la nouvelle. La réponse doit contenir le principe : une normale n'est pas une valeur fixe de la nature, c'est une moyenne calculée sur une période choisie, et lire un écart exige de savoir sur quelle période il a été calculé.

On cherche à relier deux chapitres, et on emploie l'ordre logique énoncé à la fin du volume. Le climat se définit par des moyennes, des dispersions et des extrêmes calculés sur des dizaines d'années, donc à partir de séries longues. Or une série n'a de sens que si ses valeurs sont comparables entre elles : mesurées au même endroit, dans les mêmes conditions, et de la même façon d'un bout à l'autre. Si les conditions changent en cours de route, un écart observé entre le début et la fin de la série peut venir du climat ou simplement du changement de conditions, et rien ne permet de trancher. La réponse est donc : le chapitre 9 établit les conditions normalisées qui rendent les mesures comparables, et sans elles il n'existerait aucune série exploitable, donc aucune normale, donc aucun énoncé sur le climat. On mesure dans des conditions communes, on obtient des séries comparables, on en tire des normales, et c'est seulement alors que l'on peut parler de climat.

On cherche à réfuter un raisonnement, et on emploie le fait qu'aucune valeur unique ne renseigne sur une moyenne longue. Première phrase : une nuit de gel porte sur une échelle de temps d'une nuit, alors qu'une affirmation sur le climat porte sur une échelle de dizaines d'années, et une observation faite à une échelle ne peut ni confirmer ni contredire une affirmation faite à l'autre. Seconde phrase : ce qui renseigne sur le climat est une série longue de mesures comparables dont on tire des moyennes, et un climat qui se réchauffe en moyenne n'interdit aucune nuit très froide, exactement comme la taille moyenne d'un groupe n'interdit à personne d'y être très grand ou très petit. La réponse doit rester symétrique : le même raisonnement interdit de conclure d'une seule journée caniculaire que le climat se réchauffe.