Chapitre 8 sur 17 · L'eau et le temps qu'il fait
Chapitre 7. Le cycle de l'eau, en entier
Assembler les chapitres précédents en une seule boucle, comprendre pourquoi elle n'a ni début ni fin, et voir ce qu'elle conserve et ce qu'elle sépare.
Six mécanismes, une seule boucle
Chaque chapitre précédent a traité un morceau, et chacun se tenait tout seul. Ce chapitre ne fait qu'une chose : il les met bout à bout, et il montre qu'ils ferment une boucle. Rien de neuf n'y est introduit, sauf le vocabulaire qui nomme l'ensemble.
Météo-France définit ce que l'on obtient ainsi : « le cycle de l'eau est un cycle naturel continuellement en mouvement ». Deux mots comptent. Naturel : aucune machine, aucune intervention, aucune énergie autre que celle du Soleil et de la gravité. Continuellement : il ne s'arrête jamais, il n'a pas de saison morte, et il fonctionne pendant que vous lisez cette phrase.
Un avertissement avant de commencer, et il vaut pour tout le chapitre. Le schéma fléché du cycle de l'eau est l'une des images les plus recopiées qui soient, et c'est aussi l'une des plus trompeuses, parce qu'elle donne l'impression d'un circuit unique où chaque goutte ferait le même tour. La réalité est un enchevêtrement de boucles de tailles et de durées très différentes, dont certaines durent quelques heures et d'autres des milliers d'années. Ce chapitre garde la boucle, et il ajoute ce que la flèche ne dit pas.
Les objectifs de ce chapitre
Chacun s'observe. À la fin du chapitre, ou bien vous le faites, ou bien vous savez quelle section relire.
- Énumérer dans l'ordre les étapes du cycle de l'eau, en nommant le changement d'état de chacune.
- Nommer les grands réservoirs où l'eau séjourne, et dire lequel en contient le plus.
- Expliquer pourquoi un cycle n'a ni commencement ni fin, et pourquoi l'ordre dans lequel on l'expose est arbitraire.
- Expliquer pourquoi la pluie n'est pas salée alors qu'elle vient en grande partie des océans.
- Reconstituer un trajet complet, de l'océan à l'océan, en passant par au moins un réservoir souterrain.
Ce que ce chapitre suppose déjà acquis
Ce chapitre est un chapitre de synthèse : il suppose acquis tout ce qui précède. Les trois liens ci-dessous sont ceux dont il se sert le plus directement.
La boucle, étape par étape
Commençons par les océans, parce qu'ils contiennent l'essentiel de l'eau et parce que Météo-France rappelle que l'eau couvre « près des trois quarts de la surface » du globe. Ce choix de départ est une commodité de récit, et rien d'autre : la section suivante expliquera pourquoi.
Première étape, l'évaporation. Selon Météo-France, « la chaleur du Soleil permet l'évaporation d'une partie de l'eau contenue dans les océans, les rivières et les lacs ». Changement d'état : liquide vers gazeux, à température ordinaire, sans ébullition, comme le chapitre 1 l'a établi.
Deuxième étape, l'évapotranspiration. À la vapeur venue des surfaces d'eau s'ajoute celle de la transpiration des végétaux. Une forêt renvoie ainsi dans l'air une part considérable de l'eau que ses racines ont prise au sol. Changement d'état : liquide vers gazeux, là encore.
Troisième étape, la formation des nuages. Cette vapeur « s'élève dans l'atmosphère et se transforme en minuscules gouttelettes ou cristaux de glace en suspension pour former les nuages ». Changement d'état : gazeux vers liquide, ou gazeux vers solide. Le chapitre 3 en a donné les quatre mécanismes de déclenchement.
Quatrième étape, les précipitations. « Lorsque les gouttelettes sont trop lourdes, elles tombent au sol sous forme liquide (pluie) ou solide (neige et grêle) selon la température de l'air. » Le chapitre 4 a détaillé le grossissement et la nomenclature.
Cinquième étape, le partage au sol. « Une partie de l'eau des précipitations ruisselle, alimentant les rivières et les fleuves qui s'écoulent dans les océans. L'autre partie s'accumule dans les glaciers ou s'infiltre dans le sol, atteignant des rivières souterraines ou des nappes phréatiques, elles-mêmes apportant une contribution différée aux écoulements de surface. » Retenez le mot différée, car il porte à lui seul tout le chapitre 6 : la part infiltrée revient aux cours d'eau, mais des semaines ou des mois plus tard. Les chapitres 5 et 6 ont traité cette étape en entier.
Et la boucle se referme : l'eau des fleuves rejoint l'océan, d'où elle s'évapore de nouveau. Aucune étape n'a été ajoutée à ce que les chapitres précédents avaient déjà établi séparément.
| Réservoir | Sous quel état | Comment l'eau y entre | Comment elle en sort |
|---|---|---|---|
| Les océans et les mers | Liquide, salé | Par les fleuves, par les précipitations directes, par la fonte des glaces. | Par évaporation, et par elle seule. |
| L'atmosphère | Gazeux, plus des gouttelettes et cristaux en suspension | Par l'évaporation des surfaces d'eau et par l'évapotranspiration des végétaux. | Par les précipitations. |
| Les glaciers et les calottes | Solide | Par les chutes de neige qui s'accumulent et se tassent. | Par la fonte, et par la sublimation. |
| Les nappes souterraines | Liquide | Par l'infiltration à travers les sols perméables. | Par les sources, par la restitution aux cours d'eau, par les prélèvements. |
| Les cours d'eau et les lacs | Liquide | Par le ruissellement, par les affluents, par la restitution des nappes. | Par l'écoulement vers l'exutoire, et par évaporation. |
| Les êtres vivants et les sols | Liquide | Par l'absorption des racines, par la boisson, par la rétention du sol. | Par la transpiration, par la respiration, par le drainage. |
Pourquoi ce cycle n'a pas de commencement
La section précédente a commencé par les océans. Elle aurait pu commencer par un nuage, par une nappe ou par une flaque : le récit aurait été le même, décalé d'un cran. C'est la propriété qui définit un cycle, et elle mérite d'être énoncée clairement parce qu'elle est la source de beaucoup de confusions.
Dans une chaîne, il y a une première étape et une dernière. Dans un cycle, il n'y en a aucune : chaque étape est à la fois la conséquence de la précédente et la cause de la suivante, indéfiniment. Demander où commence le cycle de l'eau n'a pas plus de sens que demander où commence un cercle.
Une seconde propriété découle de la première. Un cycle ne consomme pas sa matière : il la déplace. L'eau qui tombe aujourd'hui n'est pas de l'eau neuve. Elle a déjà été océan, nuage, rivière, nappe, sève, et elle le redeviendra. La quantité totale d'eau de la planète ne dépend pas de la pluie qu'il fait cette année.
Cette conservation a un corollaire qui surprend et qui est pourtant exact : parler de perdre de l'eau ou de manquer d'eau ne signifie jamais que la matière a disparu. Cela signifie qu'elle n'est pas à l'endroit voulu, au moment voulu, dans l'état voulu. Le chapitre suivant montrera que c'est exactement le problème que le petit cycle de l'eau cherche à résoudre.
Ce que le cycle sépare : le sel reste en bas
Voici une conséquence que le chapitre 1 permet de déduire, et il vaut mieux la déduire que la retenir. 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, c'est l'eau ; le sel, lui, ne s'évapore pas et reste sur place.
La vapeur qui monte des océans 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 non plus. Le cycle de l'eau fonctionne comme une immense séparation, entretenue par le Soleil, qui prélève de l'eau douce dans une réserve salée.
C'est ce mécanisme qui rend la vie possible sur les continents. Une planète dont l'eau serait à la même place mais sans ce tri serait une planète d'eau salée, sans rivière buvable ni nappe utilisable. Le Soleil, en évaporant, fabrique en permanence l'eau douce que les continents reçoivent.
Cette même déduction explique une observation banale : après l'évaporation complète d'une assiette d'eau du robinet, il reste au fond un léger dépôt blanchâtre. Ce dépôt est ce que l'eau contenait et qui, lui, n'a pas pu partir dans l'air. L'expérience 1 du chapitre 1 le montrait déjà, à condition de regarder le fond de l'assiette.
Les mots à retenir
Trois mots qui décrivent l'ensemble, et non plus un morceau.
- Le cycle de l'eau
- Le cycle naturel, continuellement en mouvement, par lequel l'eau passe des océans à l'atmosphère, de l'atmosphère aux continents, et des continents aux océans, en changeant d'état à chaque passage.
- L'évapotranspiration
- La somme de l'évaporation des surfaces d'eau et des sols et de la transpiration des végétaux. C'est par elle qu'une forêt renvoie dans l'air une part de l'eau que ses racines ont prise.
- Un réservoir
- Un endroit où l'eau séjourne entre deux déplacements : océan, atmosphère, glacier, nappe, cours d'eau, sol, être vivant. La durée du séjour va de quelques jours à plusieurs milliers d'années selon le réservoir.
Le piège de ce chapitre : lire le schéma fléché comme si chaque goutte faisait le grand tour. Une goutte évaporée d'un océan peut retomber dans le même océan quelques jours plus tard, sans avoir jamais vu un continent : c'est même le cas le plus fréquent. Une autre peut rester prise dans un glacier pendant des millénaires, ou dans une nappe profonde pendant des siècles. Le cycle n'est donc pas UNE boucle mais une infinité de boucles emboîtées, de durées très inégales. Retenez la conséquence pratique, qui est celle qui compte : une eau prélevée dans une nappe profonde ne se remplace pas à l'échelle d'une vie humaine, alors qu'une eau prélevée dans une rivière se remplace en quelques jours. Ce sont deux gestes très différents, même s'ils puisent tous les deux dans le même cycle.
Reconstituer un trajet dans le cycle, en quatre gestes
- Étape 1
Nommez le réservoir de départ et l'état de l'eau qui s'y trouve.
- Étape 2
Nommez le mécanisme qui la fait sortir de ce réservoir, et le changement d'état qui l'accompagne s'il y en a un.
- Étape 3
Nommez le réservoir d'arrivée, puis recommencez tant que vous n'êtes pas revenu au réservoir de départ.
- Étape 4
Vérifiez que chaque passage a un moteur : le Soleil pour tout ce qui monte, la gravité pour tout ce qui descend. Un passage sans moteur est une erreur dans le trajet.
Exemple travaillé. Un trajet de l'océan à l'océan, par le sous-sol
Consigne : reconstituez un trajet complet, de l'océan à l'océan, qui passe obligatoirement par une nappe souterraine. Nommez chaque changement d'état. Exemple guidé jusqu'à l'avant-dernière étape.
- Sortir de l'océan
Réservoir de départ : l'océan, eau liquide et salée. Mécanisme de sortie : l'évaporation, sous l'effet de la chaleur du Soleil. Changement d'état : liquide vers gazeux. Le sel reste dans l'océan. - Traverser l'atmosphère
Réservoir : l'atmosphère, eau à l'état gazeux et invisible. La vapeur est transportée par le vent au-dessus d'un continent, puis soulevée, par exemple contre un relief. Elle se refroidit. - Former le nuage
Mécanisme : la condensation, quand l'air atteint son point de rosée. Changement d'état : gazeux vers liquide, en fines gouttelettes en suspension. Le réservoir est toujours l'atmosphère, mais l'eau y est maintenant visible. - Tomber
Mécanisme : les gouttelettes grossissent jusqu'à devenir trop lourdes, et la gravité l'emporte. Changement d'état : aucun, si c'est de la pluie. L'eau quitte l'atmosphère pour le sol. - Descendre dans le sol
Mécanisme : l'infiltration, si le sol est perméable et si la pluie n'est pas trop intense. L'eau traverse les pores et les fissures, entraînée par la gravité, jusqu'à un substratum imperméable. Réservoir d'arrivée : la nappe. - À vous : terminez le trajet
Il vous reste à faire sortir l'eau de la nappe et à la ramener à l'océan. Nommez le mécanisme de sortie, le ou les réservoirs traversés, et dites s'il y a un changement d'état. Le chapitre 6 vous donne tout ce qu'il faut. Vérifiez au corrigé de l'auto-évaluation, question 5.
Ce qu'il faut retenir de ce chapitre
- Le cycle de l'eau est un cycle naturel continuellement en mouvement, alimenté par la chaleur du Soleil et par la gravité.
- Ses étapes sont l'évaporation, l'évapotranspiration, la formation des nuages, les précipitations, puis le partage entre ruissellement, infiltration et accumulation dans les glaciers.
- Un cycle n'a ni commencement ni fin : l'ordre dans lequel on l'expose est une commodité de récit.
- Un cycle ne consomme pas sa matière, il la déplace. Manquer d'eau ne veut jamais dire que la matière a disparu.
- Le sel ne s'évapore pas : le cycle sépare en permanence de l'eau douce d'une réserve salée, et c'est ce qui rend la vie possible sur les continents.
- Ce n'est pas une boucle mais une infinité de boucles emboîtées : quelques jours pour l'atmosphère, plusieurs milliers d'années pour un glacier.
Auto-évaluation du chapitre 7
Répondez par écrit, avec les seules connaissances données par ce volume jusqu'ici. Le corrigé est regroupé en fin de volume.
- Énumérez les étapes du cycle de l'eau dans l'ordre, en nommant pour chacune le changement d'état s'il y en a un. Nommez ensuite les grands réservoirs où l'eau séjourne, et dites lequel en contient le plus.
- Un élève demande où commence le cycle de l'eau. Répondez-lui en deux phrases, et dites pourquoi la question est mal posée.
- La pluie vient en grande partie des océans, qui sont salés, et pourtant elle ne l'est pas. Expliquez, en vous appuyant sur le chapitre 1.
- Deux villages prélèvent la même quantité d'eau : l'un dans une rivière, l'autre dans une nappe profonde. Pourquoi ces deux gestes ne se valent-ils pas ?
- Terminez le trajet de l'exemple travaillé : faites sortir l'eau de la nappe et ramenez-la à l'océan, en nommant les mécanismes et les réservoirs.