La menace venue du ciel

le 22 octobre 2012 par Arnaldo, Catégorie : SCIENCES [ 0 ]

 

 

La foudre ne tombe pas toujours du ciel !

 

 

 

Hé non, la foudre est un phénomène de décharge électrostatique qui peut aller du nuage vers le sol ou du sol vers le nuage. Mais voyons comment cela se passe.

 

Lorsque de l'air anormalement froid recouvre de l'air anormalement chaud, les conditions sont favorables au déclenchement des orages. Les nuages d'orage (cumulonimbus) créent les conditions météorologiques favorables à l'accumulation de charges électriques et, par conséquent, à la création d'un condensateur géant constitué de 2 électrodes (le nuage et la terre) et d'un isolant (diélectrique), l'air.

 

Charge du nuage

 

De violents courants d'air verticaux créés par les différences de températures,  entraînent l'humidité, les fragments de glace, les grêlons, les poussières et les gouttelettes d'eau à l'intérieur du nuage.
On ne connait pas encore exactement les mécanismes à l'origine de la tension qui se forme dans les nuages d'orage. Cela tient au fait que la physique des éclairs et des orages englobe 15 ordres de grandeur différents.

L'air (et tout ce qu'il contient) étant électriquement chargé, il se crée dans le nuage des zones à potentiel électrique différent : négatif à sa base et positif à son sommet. Il s'ensuit un champ électrique très important.

 

Décharge du nuage

 

Lorsque ce champ électrostatique dépasse les limites diélectriques (d'isolation) de l'air (variables selon les conditions d'humidité et de pression), il s'ensuit la décharge de foudre conduisant à un rééquilibre électrostatique (généralement une petite décharge de 50 à 100 mètres de longueur à la base du nuage, vers le bas mais un tiers de ces décharges proviennent du sol et montent vers les nuages et sont généralement visibles lors de gros orages).

La décharge arrache des électrons aux molécules de l'air, créant ainsi un canal ionisé appelé traceur ou précurseur qui transporte une faible charge électrique, avance vers une zone de charge opposée à une vitesse de l'ordre de 200 km/s. Une seconde décharge suit, prolongeant le traceur de quelques dizaines de mètres. Ce précurseur progresse par bonds de longueurs proportionnelles à l'amplitude de la décharge. Le traceur est le plus souvent à multiples branches, la progression vers le sol correspondant au chemin de moindre résistance ;

 

Les charges positives accumulées sous l'orage, en réponse à l'approche de la charge négative des précurseurs, ont tendance à se concentrer sur des objets élevés et pointus, tels que les arbres, les poteaux et les bâtiments, un phénomène que tentent d'exploiter les paratonnerres. Cela initie à un certain moment un traceur vers le nuage ;

Quand les deux se rejoignent, en général à moins de 100 mètres du sol, un arc électrique en retour se déclenche, utilisant le canal du précurseur. Il libère les charges électriques accumulées et donne l'éclair proprement dit et le courant se propage à une vitesse qui peut atteindre 100 000 km/s.

 

Il existe deux types de foudre nuage-sol : soit descendant (sommet du nuage vers le sol) ou soit ascendant (sol vers base du nuage).

Le type descendant est le plus fréquent mais un basculement de ce type vers le type ascendant est souvent indicatif de temps violent car le nuage est alors particulièrement développé. Le type ascendant se produit également souvent à l'avant du nuage proprement dit, car il part de l'enclume, ce qui peut surprendre les gens qui se pensent à l'abri en voyant l'orage dans le lointain. Le type ascendant est le plus fréquent dans le cas de coup de foudre sur des structures de grande hauteur (tour, pylône).

 

Quelques chiffres :

- La longueur des éclairs peut aller de 100 m à 20 km. Sa vitesse atteint 40 000 km/s, donc un peu plus d'1/10ème de la vitesse de la lumière. Sont épaisseur est d'environ 3 cm.

- La température de l'air est très élevée, environ 30 000°C (5 fois la température du soleil) le long du trajet de l'éclair. (L'air traversé par l'éclair est "grillé").

- On connaît aujourd'hui la puissance de la foudre: un courant de 30 000 ampères correspondant à une tension de 100 millions de volts.

- La couleur de l'éclair nous informe sur la composition de l'air ambiant.

  • Un éclair rouge indique de la pluie dans l'air.
  • Un éclair bleu la présence de grêle.
  • Un éclair jaune est un signe d'une quantité importante de poussière dans l'atmosphère.
  • Un éclair blanc est signe d'un air très sec.

- Il y a environ 20 millions d'orages par an. (50 000 par jour).

- Diamètre d'un orage: 15 à 25 km.

- Extension verticale 10 à 15 km.

- Durée 1 à 2 heures (ou plus si bien violent).

- À tout moment, 100 éclairs frappent la surface terrestre

- Total annuel mondial : 32 000 000 éclairs


à voir aussi :

 

« Nomina si nescis, perit et cognitio rerum.
Si l'on ignore le nom des choses, on en perd aussi la connaissance. »

— Citation de Linné en 1755.

Écrire un commentaire

 Se rappeler de moi sur ce site

Capcha
Entrez le code de l'image : 

Catégories

Archives