La Foudre
Jurô en entrant dans la salle de cours vois son élève Azuko Ranji endormit, il y a également Hana et Zeto :" Debout Baka ! C'est l'heure du cours. On va parler foudre aujourd'hui ! "----------
Là où il y a un orage, il y a systématiquement de la foudre, et, en général, une pluie abondante, des vents en rafales ainsi que, quelquefois, de la grêle et des tornades. Un orage autonome est appelé cellule orageuse, et dure jusqu'à une heure. Une grappe de cellules s'appelle supercellule. Comme les cellules individuelles meurent et que de nouvelles se forment, une supercellule peut durer des heures et générer un certain nombre de tornades.
La recette de l'orage implique quatre ingrédients, tous indispensables et liés les uns aux autres :
Ascendance : Pour que des nuages se forment, l'air doit s'élever, se refroidir et se condenser. L'ascendance est le mécanisme qui fait monter l'air, et il existe plusieurs façons de l'obtenir. Lorsque le soleil chauffe le sol qui à son tour réchauffe l'air au-dessus de lui, l'air monte et de l'air plus frais prend sa place. Lorsque de l'air chaud souffle dans une masse d'air froid, l'air chaud, plus léger, s'élève au-dessus de l'air froid. Un front froid qui avance fait l'inverse : il se glisse sous la masse d'air chaud et la force à s'élever.
Des cumulonimbus se développent vers le haut, et leurs sommets ont une forme d'enclume. Ces nuages sont souvent à l'origine des orages. Au fur et à mesure que l'air chaud monte, il se refroidit, puis redescend. Ce processus se nomme convection. Les courants de convection dispersent l'énergie thermique (la chaleur), dans ce cas, l'air chaud. Le terme technique pour désigner un orage complexe est système convectif de méso-échelle.
Humidité : L'humidité est l'ingrédient principal de tous les systèmes météorologiques. L'ascension de l'air ne génère pas de nuages si cet air est sec. Les cumulonimbus (généralement appelés nuages de pluie, nuages de tempête ou nuages d'orage) sont chargés d'humidité sous forme de vapeur d'eau. Ils se forment lorsque l'air chaud s'élève, puis se refroidit une fois son point de rosée atteint. Le point de rosée est la température à laquelle un nuage est saturé (incapable d'absorber plus d'humidité) et la vapeur d'eau commence à se condenser et à tomber en pluie. Les orages sont plus fréquents par temps chaud, parce que le point de rosée est élevé. Les nuages peuvent cumuler davantage d'humidité avant d'atteindre le point de saturation et de relâcher des trombes d'eau.
Air instable : L'humidité et l'air ascendant ne forment pas toujours des orages. L'air doit être instable. Dans une atmosphère stable, la température de l'air qui s'élève devient inférieure à l'air ambiant, et cet air redescend alors, évitant ainsi l'orage. Les masses d'air instables s'élèvent et refroidissent, mais restent plus chaudes que l'air ambiant, et continuent donc de monter. Le mécanisme sous-jacent est que la chaleur est relâchée par condensation dans un nuage. Comme cette masse d'air montante reste plus chaude que l'air ambiant, elle continue de s'élever. L'air qui se déplace vers le haut forme un courant ascendant, tandis que l'air qui redescend forme un courant descendant.
Pas de capuchon à environ 3 000 m (10 000 pieds) : Un capuchon est le haut d'un nuage de convection, à l'endroit où l'air se stabilise. En l'absence de capuchon à environ 3 000 mètres, l'air instable continue de monter, et permet aux orages de se développer. Dans le scénario impliquant un front d'air chaud qui avance, les orages se forment dans la masse d'air froid, humide et instable qui se trouve en dessous. Si c'est un front froid qui avance, les orages se forment le long de la ligne de front et juste devant lui.
Ces quatre ingrédients se mélangent pour donner naissance à un orage. Un courant ascendant favorise le développement de nuages hauts. Lorsque la pluie commence à tomber, le courant descendant se développe et provoque des rafales de vent près du sol. Le courant ascendant finit par se disperser, et l'orage meurt. C'est la force du courant ascendant ou du courant descendant qui détermine la puissance de l'orage.
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Voyons maintenant ce qui provoque les éclairs.
Qu'est-ce qui provoque la foudre ? Pourquoi les particules chargées sont-elles en déséquilibre, puis de nouveau en équilibre ? Les scientifiques ne connaissent par tous les détails. Ils ont développé plusieurs théories qui attendent d'être acceptées. Les théories sur la foudre se fondent en général sur les précipitations (gouttes de pluie, grêle, grésil) ou la convection (dispersion d'énergie thermique) pour expliquer le déséquilibre des charges électriques.
Ce diagramme affiche le mouvement de convection de l'air et les charges électriques présentes dans un orage. L'une des théories impliquant les précipitations décrit des particules de glace qui se développent, s'écrasent et se décomposent. Les particules plus petites perdent leurs électrons et se chargent positivement, tandis que les particules plus grosses sont chargées négativement. Les courants ascendants (vents qui montent) et la gravité séparent les particules, ce qui fait que les petites particules chargées positivement s'élèvent, tandis que les autres descendent. Leur séparation crée un déséquilibre au niveau du champ électrique.
Une autre théorie des particules s'articule autour de la pluie et de la grêle à moitié fondue. La grêle plus lourde peut vaincre plus facilement la résistance de l'air, et tombe donc plus vite que la pluie. Au niveau du contact entre les deux types de matière (liquide et solide), qui tombent à des vitesses différentes, les charges se séparent.
La théorie de la convection repose sur les millions de gouttes d'eau qui s'évaporent en gaz. Le gaz monte, se refroidit et se condense de nouveau sous forme liquide. Selon cette théorie, la glace qui tombe chasse les électrons des gaz qui s'élèvent et se condensent, qui se chargent positivement. Dans l'intervalle, la glace qui tombe est chargée négativement.
Quel que soit le mécanisme, le champ électrique d'un orage se développe parmi les nuages et entre les nuages et le sol. Le haut des nuages se charge positivement ; le bas, lui, est chargé négativement. Un jour sans orage, le sol est chargé négativement, mais les nuages d'orage de passage libèrent des électrons et créent une charge positive.
Les zones avec des charges antagonistes ont un formidable potentiel d'attraction, en d'autres termes, sont à très haute tension. Plus elles sont éloignées l'une de l'autre, plus la tension est élevée. L'attraction, lorsqu'elle se produit, crée un éclair en un cinquantième de seconde. Pourtant, pendant cette fraction de seconde, beaucoup de choses se passent.
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En règle générale, l'air est un isolant (en d'autres termes, il ne conduit pas bien l'électricité). Il empêche les particules ionisées de voyager (un ion ou une particule ionisée est un atome qui a perdu ou gagné des électrons, et qui, par conséquent, est chargé électriquement). Il faut une quantité importante de tension électrique pour surpasser cette résistance et transformer l'air en conducteur d'électricité.
La foudre frappe en général après l'échange de quatre traceurs par bonds en provenance du ciel et quatre décharges en retour depuis le sol. Un éclair peut comporter jusqu'à 26 décharges (le nombre record enregistré), mais la moyenne est de trois à cinq.
Un traceur par bonds sort d'un nuage d'orage et se dirige vers le sol avec une suite de ramifications, ou bonds.
Au fur et à mesure que l'éclair se rapproche du sol, sa charge négative attire irrésistiblement les charges positives en provenance du sol.
Lorsque les charges positives et négatives se rencontrent et entrent en contact, elles forment un canal pour que les charges négatives puissent s'écouler vers le bas.
Le résultat est un éclair, avec des charges positives qui remontent le canal vers le nuage. Lorsque ce niveau de tension extraordinaire est atteint, les ions chargés négativement créent un chemin invisible vers une zone du champ électrique chargée positivement (la base d'un nuage vers le sol, par exemple). Ils avancent à environ 725 000 km/h, mais leur parcours n'est pas continu. Au lieu de cela, les particules chargées se déplacent par segments de 50 à 130 m. Ce chemin saccadé est appelé traceur par bonds. À chaque nouveau bond, ce traceur peut se diriger dans différentes directions (la direction qui offre le chemin le plus facile), créant un zig-zag, une fourche ou des ramifications.
Les traceurs par bonds sont visibles dans cet éclair qui a frappé lors d'un violent orage sur Maputo, Mozambique.
La décharge en retour lumineuse se reflète dans l'océan dans cet orage nocturne.Lorsqu'un traceur par bonds descend à une altitude de 50 à 70 mètres, des ions positifs du sol affluent vers le haut le long de son chemin chargé négativement. Ce flux de particules lumineuses vers le haut s'appelle une décharge en retour. Elle mesure de 2,5 cm à 5 cm de diamètre et voyage à une vitesse proche de celle de la lumière.
La fusion des traceurs par bonds et des décharges en retour (le rééquilibrage des particules chargées) déclenche la foudre. Un éclair moyen se compose de trois à cinq décharges qui se succèdent très rapidement, et un observateur le perçoit comme un scintillement. Chaque éclair, puis scintillement, est instantanément suivi d'un boum.
Comme la durée de vie d'un éclair est courte, les scientifiques capturent son image dans des photos ou des vidéos pour pouvoir les étudier. Pour s'assurer que l'appareil photo ou la caméra pointe vers le bon endroit, au bon moment, ils déclenchent délibérément les éclairs. Pendant un orage, ils lancent une petite fusée reliée à un long fil de cuivre gainé de kevlar et rattachée à des capteurs électroniques. Les métaux sont d'excellents conducteurs d'électricité. L'éclair frappe souvent, mais pas toujours, la fusée haut dans le ciel, parce que c'est un chemin facile vers le sol. ----------
C'était Jurô-SenSeï, à bientôt pour d'autre aventure au sein de super article !
La prochaine fois on parlera d'illusion !