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L'éclair !
Lorsqu'un orage se forme, d'énormes potentiels électrostatiques transforment les nuages en « piles électriques » (particules de charges négatives en bas du nuage et positives en haut).
L'air a des propriétés isolantes, mais lorsque le potentiel généré par le nuage d'orage dépasse une certaine valeur (15Kv/m), un « court circuit » se produit et décharge momentanément le nuage.
C'est cette accumulation de charges positives et négatives qui va générer un déséquilibre au sein d'un même nuage. Car cherchant à se rejoindre, les couches positives et négatives exercent une considérable pression sur la couche intermédiaire qui fait office d'isolant.
Le tonnerre...
Le tonnerre est un bruit produit par l'expansion brutale de la fine colonne d'air qui a été chauffée très rapidement par la foudre au cours d'un orage.
Il se manifeste sous la forme d'un claquement sec ou d'un roulement sourd dont l'intensité est d'autant plus forte que l'éclair est plus proche du lieu où se situe l'observateur.
Les forces magnétiques mises en jeu impliquent une augmentation de la pression des gaz à l'intérieur de l'éclair (une surpression de l'ordre de 2 bars), et une augmentation de la température qui peut atteindre 30 000 °C.
Astuce
Différents cas en image
Conditions favorables
Plusieurs conditions régissent la formation d'un éclair. Tout d'abord, les courants d'air ascendants et descendants doivent dépasser la vitesse de 25 m/s. De plus, les nuages doivent être remplis de particules de glaces lourdes et légères, comme des cristaux.
Ce sont ces derniers, dont le rôle est essentiel, qui vont déclencher le mécanisme final. Lorsque ces particules lourdes se heurtent à des particules plus fines de glace, et que la température est inférieure à 15 °C, alors ces particules lourdes se chargent en électricité négative (dans la partie basse du nuage).
à l'inverse, si la température excède les 15 °C, elles se chargent en électricité positive.
Les caractéristiques de l'éclair
En zigzag
La forme zigzag d'un éclair découle du déplacement des charges négatives vers les charges positives.
Gorgé d'électrons, ce tracé électrique va descendre vers le sol par bonds expliquant sa forme bigarrée. à quelques dizaines de mètres du sol, une décharge émanant du sol prendre forme et le rejoint.
De cette rencontre naîtront la décharge principale et les postdécharges. La foudre ne disparaîtra que lorsque toutes les charges se sont dissipées.
Conséquences
Quand la foudre frappe le sable, les grains peuvent fondre et se transformer en verre !
Lorsque celle-ci touche un corps organique, tel qu'un arbre ou un être humain, la dilatation soudaine des liquides contenue par le corps peu provoquer de graves brûlures.
Si le corps organique est un conducteur suffisamment important, il peut exploser, c'est ce qu'on nomme couramment le foudroiement. La température peut en effet atteindre les 30 000 °C !
Protection
La meilleure protection pour l'homme reste de s'abriter dans une bâtisse surmontée d'un paratonnerre qui permettra de conduire l'électricité et ainsi d'éviter quelle ne fasse de dégâts.
Cependant, seul un quart des éclairs toucheront le sol, et donc deviendront de la foudre, ce qui limite les risques. Dans certains cas de gros orages, près de 100 éclairs peuvent se former à la minute, dont seulement 25 d'entre eux seront de la foudre.
Pour se protéger, il faut donc mieux s'abriter dans un bâtiment ou une voiture (voir cage de Faraday), ou le cas échéant, s'éloigner au maximum des points culminants proches. Les endroits touchés qui font office de conducteurs peuvent selon leur matière fusionner, éclater ou subir une vaporisation de leurs éléments superficiels.
La cage de Faraday
C'est une enceinte ou cage métallique qui permet d'isoler une portion d'espace contre l'influence des champs électriques extérieurs.
A l'intérieur de la cage, le champ électrique est nul, même si des charges sont placées à l'extérieur ou si la cage est reliée à un générateur électrostatique.
Une voiture à carrosserie métallique est une cage de Faraday qui protège ses occupants contre les dangers d'électrocution provenant d'un contact extérieur ou d'une décharge atmosphérique comme celle de la foudre.
Dangers !!!
. La France reçoit en moyenne un million d'impacts de foudre par an.
. Chaque année la foudre provoque, en France, la mort de plusieurs dizaines de personnes et d'environ 20 000 animaux.
. Elle est aussi responsable de 17 000 incendies et d'un nombre important de dégâts divers sur les matériels électriques et électroniques.
En couleur
La couleur de l'éclair nous informe sur la composition de l'air ambiant :
En silence
Vous avez déjà vu des éclairs sans avoir entendu le tonnerre qui l'accompagne ? Ce genre d'éclair est souvent appelé « ECLAIR DE CHALEUR ».
Les « éclairs de chaleur » sont en fait produit par des orages lointains... si loin que vous pouvez voir l'éclair mais pas l'entendre...
Voici pourquoi: la vitesse de la lumière est un million de fois plus rapide que la vitesse du son. En outre, l'onde sonore se dissipe plus facilement et si l'on est trop loin, le tonnerre ne se fait plus entendre. Vous voyez l'éclair, mais vous n'entendez pas le tonnerre car l'onde sonore s'est dissipée car vous étiez trop loin.
Indice n°14
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TexteIndice n°29
TexteIndice n°30
Texte
J'explique : Comment se forme un éclair et pourquoi le tonnerre ?
Eclairs d'un orage au ralenti !
La Chanson du Tonnerre !
du film TED, de Seth MacFarlane sorti en 2102.
C'est court, mais plutôt sympa !
Rien à signaler.
Rien à signaler.
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Bon voyage ! |