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1 / 12 Les couches à la fin de l’été Au 1er octobre, le haut du lac modèle est encore chaud et l’eau profonde plus fraîche. L’eau chaude est plus légère : les couches restent séparées. Faites glisser pour tourner la vue.
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01 Les couches à la fin de l’été Au 1er octobre, le haut du lac modèle est encore chaud et l’eau profonde plus fraîche. L’eau chaude est plus légère : les couches restent séparées. Faites glisser pour tourner la vue.
02 Le refroidissement d’automne Quand l’air se refroidit, l’eau de surface se refroidit, devient plus lourde et coule. La couche chaude du haut s’approfondit de semaine en semaine.
03 Le retournement à 4 °C Quand la surface atteint la température de l’eau profonde, tout le lac se mélange de haut en bas. Le mélange continue jusqu’à ce que tout soit proche de 4 °C, la température à laquelle l’eau douce est la plus dense.
04 L’eau plus froide reste au-dessus Sous 4 °C, l’eau douce redevient plus légère. L’eau refroidie à 3, 2 ou 1 °C ne coule plus : une fine couche froide se forme donc au-dessus de l’eau à 4 °C. Le trait pointillé sur la face de coupe marque l’endroit où l’eau atteint environ 4 °C.
05 La glace se forme en haut Quand cette fine couche supérieure atteint 0 °C par une nuit froide et calme, la glace se forme en surface. Le lac n’a pas besoin de se refroidir d’abord sur toute sa profondeur.
06 Pourquoi la glace flotte La glace est environ 8 % moins dense que l’eau liquide (916,7 contre 999,8 kg/m³ à 0 °C) : elle flotte donc, avec environ un dixième au-dessus de l’eau. L’exposition Cristaux montre les anneaux hexagonaux de molécules qui en sont la cause.
07 La glace s’épaissit comme la racine carrée du froid La glace grossit par en dessous, et la chaleur doit s’échapper à travers la glace déjà formée. L’épaisseur croît comme la racine carrée des degrés-jours de gel : quatre fois plus de froid donne deux fois plus de glace.
08 De la neige sur la glace Avec de la neige dessus, la glace grossit plus lentement (α de 1,7 à 2,4 au lieu de 2,7 dans le tableau du Corps of Engineers), et la neige fondante qui gèle dessus forme une glace blanche plus faible.
09 La vie sous la glace Les poissons attendent la fin de l’hiver dans l’eau à 4 °C. Sous une glace couverte de neige, peu de lumière passe, les plantes produisent moins d’oxygène, et lors des longs hivers l’oxygène peut venir à manquer.
10 L’eau de mer est différente L’eau de mer gèle vers −1,8 °C et continue de se densifier jusqu’à son point de congélation. L’eau de surface froide continue de couler : une couche profonde doit donc se refroidir avant que la glace puisse se former. Dans le modèle, le même hiver gèle bien plus tard.
11 Sécurité sur la glace L’épaisseur de cette scène est un modèle. Ne l’utilisez jamais pour juger une glace réelle. Les tableaux officiels du Minnesota DNR, de la Croix-Rouge canadienne et du portail coréen de sécurité se trouvent dans l’onglet Commandes.
12 La débâcle du printemps Au printemps, la glace s’amincit et se brise, la surface se réchauffe en passant par 4 °C et le lac se mélange de nouveau : c’est le retournement de printemps.
Nappe de glace La glace grossit vers le bas depuis la surface. Elle flotte parce qu’elle est environ 8 % moins dense que l’eau ; ici, 91,7 % de son épaisseur se trouve sous la ligne de flottaison. Dessinée plus épaisse qu’à l’échelle. Neige et glace blanche La neige isole la glace et ralentit sa croissance. Quand de la neige fondante gèle dessus, elle forme une glace blanche pleine de bulles, que le Minnesota DNR dit n’être qu’environ deux fois moins résistante que la glace claire. Couche froide du haut En hiver, l’eau la plus froide, proche de 0 °C, flotte en haut parce qu’elle est plus légère que l’eau à 4 °C. C’est cette couche qui gèle. Eau profonde L’eau douce est la plus dense à 3,98 °C. Après le retournement d’automne, l’eau profonde reste proche de cette température tout l’hiver, sous la glace. Poissons La plupart des poissons de lac passent l’hiver au ralenti dans l’eau plus profonde, un peu plus chaude. Dessinés en formes lisses. Fond du lac Une cuvette courbe de 20 m de profondeur au centre dans le modèle. La profondeur est dessinée environ 7 fois plus grande que la largeur pour rendre les couches visibles. Lumière La glace claire laisse passer beaucoup de lumière ; la neige sur la glace en bloque la plus grande partie. Les faisceaux s’estompent avec la couverture de neige (une image, pas une valeur mesurée).
