LES ORAGES
Formation d'un orage
Lorsque de l'air anormalement froid recouvre de l'air anormalement chaud, les conditions sont favorables au déclenchement des orages. De violents courants d'air verticaux entraînent l'humidité, les fragments de glace, les grêlons et les gouttelettes d'eau à l'intérieur du nuage. Ces frottements créent une séparation des charges électriques. Les particules les plus fines, chargées d'électricité positive, se dirigent vers le sommet. Les plus lourdes chargées d'électricité négative vont vers la base. À cause des mouvements verticaux très violents et puissants, il y a déséquilibre entre les charges électriques à l'intérieur du nuage ainsi qu'à l'extérieur, entre la base négative du nuage et le sol positif. Quand les charges accumulées deviennent trop importantes, et surtout lorsqu'il y a opposition directe entre ces charges, il y a décharge électrique (éclair) et un orage éclate.
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Pourquoi y-a-t-il tant d'orages l'été?
Parce que l'été, le soleil brille plus longtemps et est plus fort; il réchauffe l'air. Plus l'air est chaud, plus il monte vite et haut, rencontrant des zones de plus en plus froides. Il y a donc formation de plus de cumulus ou cumulonimbus. D'importantes masses d'air très froid et d'air très chaud se confrontent donc, cherchent à se repousser, montent et descendent en tourbillons, se mélangent chargeant ainsi les nuages d'électricité.
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Comment se produit l'éclair?
Quand le champ magnétique d'un nuage est assez puissant pour produire, malgré la résistance de l'air, une étincelle géante (i.e. si le nuage est suffisamment chargé pour donner lieu à un coup de foudre), on observe d'abord une faible décharge, déclenchée habituellement dans la partie basse du nuage, appelée traceur par bonds, qui progresse vers le sol en zigzaguant, en suivant la trajectoire offrant la plus basse résistance entre le nuage et la terre. Ce traceur avance par bonds de quelques dizaines de mètres de long et d'une durée de quelques microsecondes; il met 1/100s pour arriver au sol et se déplace à environ 200 km/s. Entre chaque bond, le traceur prend une pause d'environ 50 microsecondes. Le traceur peut se diviser et créer ainsi des ramifications. Il laisse derrière lui un canal ionisé qui, aussitôt que le traceur rencontre un objet (arbre, clocher, toit d'un édifice), sert de chemin entre le sol et le nuage et laisse passer une décharge de retour puissante. Aussitôt s'écoule un très fort courant électrique qui remonte le long du canal ouvert par le traceur: c'est le coup de foudre! Cette puissante décharge de retour qui se propage en vague se déplace à près de 40000 km/s et correspond à une différence de potentiel pouvant atteindre 100 millions de volts.
Après la décharge de retour, l'éclair peut s'arrêter là. Mais s'il la charge est suffisante dans le nuage, un traceur de dard peut retourner du nuage au sol par un
circuit direct. Ce traceur de dard déclenche une deuxième décharge de retour. Il peut y avoir plusieurs décharges de retour dans un éclair, en moyenne 3 ou 4, avec entre 40 et 80 millisecondes entre chaque décharge.
La décharge électrique ainsi produite zèbre l'atmosphère de lignes lumineuses (éclairs); elle est constituée de particules électriques qui se déplacent très rapidement en lignes sinueuses. Environ un tiers de toutes les décharges ont lieu entre les nuages ou à l'intérieur de ces derniers (aussi appelés éclairs de chaleur). L'éclair semble zigzaguer: en fait, c'est la combinaison de plusieurs éclairs. Ils jaillissent si vite d'un nuage à l'autre qu'ils donnent l'illusion d'un seul éclair. (Le principe de l'éclair est le même que lorsqu'on frotte ensemble 2 ballons et qu'il y a formation d'une étincelle.)
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Longueur de la trajectoire d'un éclair:
La longueur des éclairs peut aller de 100 m à au moins 20 km dans le cas de l'éclair sinueux.
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Qu'est-ce que le tonnerre?
C'est le sous-produit de la foudre. Tout au long de la trajectoire de l'éclair, d'une largeur de quelques centimètres, il se produit un échauffement et une expansion quasi instantanés de l'air provoquant une explosion soudaine et violente; l'air environnant est comprimé (augmente brusquement de volume). Ces ondes de choc sont comparables à celles qui sont formées par un coup de canon. L'air dans le canal est dilaté.
Le tonnerre est donc dû à l'expansion explosive qui accompagne une montée soudaine et rapide de la température. Lorsque l'éclair est court et droit, les ondes sont perçues sous la forme d'un seul coup de tonnerre. Mais si le trajet est long et ramifié, on entend alors une succession de grondements (parce que l'éclair frappe à une distance qui est souvent à plusieurs kilomètres de son point de départ, alors qu'il faut environ 3 secondes pour que le son parcoure un kilomètre.) Plus l'orage est loin, plus le tonnerre est perçu comme un grondement; plus il est rapproché, plus il ressemble à un claquement sec.
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Comment évaluer la distance de l'orage?
On voit tout d'abord l'éclair, puis on entend le tonnerre, tout simplement parce que la lumière voyage environ 1 million de fois plus vite que le son. (vitesse du son = 337 m/s; vitesse de la lumière = 300000 km/s). On peut évaluer la distance de l'orage de 2 façons:
En comptant le nombre de secondes qui séparent la vision de l'éclair et le bruit du tonnerre et en divisant ce nombre par 3, on aura la distance nous séparant de l'orage en kilomètres. (Par exemple, si 6 secondes séparent l'éclair du tonnerre, alors on sait que l'orage est situé à 2 km de lieu où l'on est.)
En comptant le nombre de secondes qui séparent la vision de l'éclair et le bruit du tonnerre et en multipliant ce nombre par 300, on aura alors la distance approximative nous séparant de l'orage en mètres. (Par exemple, si 6 secondes séparent l'éclair du tonnerre, alors on sait que l'orage est situé à 1800 m de lieu où l'on est.)
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Comment se protéger de l'orage:
Dans une maison à charpente métallique (car le courant suit le métal);
Sous un toit métallique dont tous les coins sont reliés à la terre;
Dans un édifice équipé d'un paratonnerre.
Si vous êtes surpris à l'extérieur par l'orage:
trouvez un abri à l'intérieur sinon réfugiez-vous dans une crevasse, sous une falaise ou dans une grotte;
éloignez-vous des arbres isolés;
évitez les zones surélevées et la lisière d'un bois;
lorsque l'orage est très violent, n'hésitez pas à vous asseoir ou à vous coucher dans un fossé;
ne vous approchez pas à plus de 30 m d'une clôture en fil de fer à cause du risque élevé d'électrocution même si la foudre a frappé la clôture à 1 km de là;
il n'est pas nécessaire de fermer portes et fenêtres, sinon pour empêcher la pluie d'entrer (la foudre traverse la brique!);
il n'y a aucun rapport entre les courants d'air et la trajectoire de la foudre;
les golfeurs devraient éviter de lever leur bâton au-dessus de leur tête;
les nageurs devraient sortir de l'eau;
en auto, ne pas se garer près d'un grand arbre ou d'une clôture grillagée.
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video :
https://youtu.be/jolmWYJd-FA