Il y a une soixantaine d'années, l'astronome yougoslave Milankovitch avait pensé que les grandes variations climatiques pouvaient s'expliquer par des phénomènes astronomiques connus, mais de périodicité différente : excentricité de l'orbite terrestre (100 000 ans), précession des équinoxes (21 000 ans) et variation de l'axe de rotation de la Terre (40 000 ans). Ce qui complique singulièrement la détermination des effets éventuels de chacun de ces trois phénomènes.

Pendant plusieurs décennies, il a été de bon ton de se moquer de la théorie de Milankovitch : comment d'ailleurs retrouver d'éventuelles corrélations entre ces phénomènes et les climats, alors que les statistiques météorologiques ne remontent guère au-delà d'un siècle, dans les meilleurs des cas ?

Maintenant, l'étude des glaces antarctiques et groenlandaises, l'analyse des sédiments marins et des anneaux de croissance des arbres permettent de connaître les climats ayant régné pendant des périodes couvrant les quelques dizaines de millénaires ou les quelques dizaines de millions d'années les plus récentes. En outre, des mesures isotopiques (carbone 14, béryllium 10) donnent des informations sur l'activité passée du Soleil. La théorie de Milankovitch et les corrélations climats-activité solaire sont donc devenues des voies d'études prometteuses à échéance de plusieurs années.

Précipitations

La variabilité annuelle ou pluriannuelle du temps est celle dont nous percevons directement les effets et qui masque les variations et fluctuations à plus longue échelle. Le déficit des précipitations ou les chutes de grêle sont parmi les manifestations de cette variabilité dont l'homme souffre le plus. Faire pleuvoir sur commande ou supprimer la grêle sont des rêves de l'humanité. Les spécialistes de la physique des nuages et de la météorologie ne cessent de répéter que les connaissances sont beaucoup trop limitées et fragmentaires pour savoir si l'action de l'homme peut avoir une influence, si elle n'a aucun effet ou même si elle ne diminue pas les précipitations.

Une chose est certaine : pour qu'il pleuve naturellement ou sur commande, il faut que l'atmosphère contienne une certaine proportion d'eau (variant avec la température), et donc des nuages ; jamais la pluie ne tombera d'un ciel bleu.

Toutefois, les nuages ne suffisent pas pour qu'il pleuve. Même à saturation, la vapeur d'eau ne se condense pas spontanément. Il faut des noyaux de condensation (chlorure de sodium, poussières industrielles ou volcaniques), particules dont la taille est comprise entre le dixième de micron et quelques microns. Ces noyaux de condensation sont toujours abondants : 200 000 par litre d'air. Lorsque les gouttes d'eau ainsi formées atteignent une certaine taille, en absorbant par coalescence les gouttelettes qu'elles rencontrent, elles sont assez lourdes pour tomber.

Congélation

Lorsque la température des nuages est inférieure à 0 °C, la pluie peut aussi se former à partir de noyaux glaçogènes. Pas plus que la condensation, la congélation ne peut être spontanée tant que la température est comprise entre 0 °C et – 40 °C. Elle a besoin de particules minuscules pour que se forment les premiers cristaux hexagonaux de glace, dont la taille est de 4,51 angströms (dix millionièmes de millimètre). Là aussi, une fois amorcés, les cristaux de glace augmentent de volume par coalescence de l'eau en surfusion qui les environne. Devenus suffisamment importants, ils tombent en grossissant toujours. S'ils ont le temps de fondre avant de parvenir au sol, il pleut, sinon il grêle.

Tous les essais de pluie provoquée sont basés sur les noyaux de condensation ou sur les noyaux glaçogènes choisis en fonction de la température du nuage que l'on ensemence. Si la température du nuage est supérieure à 0 °C, on y jette d'un avion ou par fusées de la poudre de chlorure de sodium ou d'alginates, bons noyaux de condensation. Si elle est inférieure à 0 °C, l'ensemencement se fait avec de l'iodure d'argent, dont les cristaux hexagonaux mesurent 4,58 angströms et qui, très proches par leur taille du cristal élémentaire de glace, semblent agir comme des leurres en attirant et en faisant geler l'eau et la vapeur d'eau.

Ensemencement

L'iodure d'argent serait peut-être capable de combattre la grêle. Il introduit dans le nuage de nombreux noyaux glaçogènes ; entrant en concurrence les uns avec les autres, ils ne donnent pas naissance à des cristaux de glace assez gros pour tomber en grêle.