Orages, éclairs, tonnerre

Orages, éclairs, tonnerre
Les nuages, où se forment-ils ?
Les nuages peuvent se former à peu près n’importe où. La force moyenne des orages ira en diminuant
au fur et a mesure que l’on s’éloigne de l’équateur, car les orages ont besoin de chaleur et d’humidité.
Dans un orage, il y a d’une part l’air chaud et humide qui monte en altitude jusqu'à condensation et qui
continue sa montée et d’autre part de l’air plus froid qui redescend avec le mouvement vers le bas de la
pluie.
Orage, condition de formation
Il faut un mouvement vertical, rapide, que l’air soit humide et instable.
Quand une masse d’air humide s’élève, l’air se refroidit et se condense. Ensuite, cette condensation
provoque un dégagement de chaleur latente, ainsi l’air saturé devient plus chaud que l’air ambiant et
continue donc, de s’élever naturellement,on parle de cellule convective qui donne forme à des cumulus
ou cumulonimbus.
L’ascendance rapide d’une masse d’air peut avoir plusieurs causes :



Le gradient thermique de la troposphère assez fort du fait d’un sol fortement réchauffé par le
rayonnement solaire,
le contact entre deux masses d’air différentes,
la proximité d’un relief ou l’advection d’une masse d’air froid en altitude.
La mort des orages
Ils vivent en moyenne cinq à trente minutes. Ils se déplacent environ entre 30 à 60 km/h. Un orage se
déplaçant plus lentement déversera beaucoup plus d’eau sur une région qu’un orage se déplaçant
rapidement.
La mort d’un orage se produit lorsque son carburant vital s’épuise ou ne peut alimenter le nuage. Ceci
survient lorsque, d’une part, la pluie qui tombe du nuage vient ralentir le mouvement ascendant de
l’air. D’autre part, l’air étant refroidi au contact avec la pluie qui tombe, ceci limite l’apport d’énergie
au nuage.
Eclairs
Les cumulonimbus se forment donc dans de l’air instable, de violents courants verticaux entraînent
l’air chaud et humide en altitude, l’air en s’élevant se refroidit et se condense en des fragments de
glace, des grêlons et des gouttelettes de pluie. Du fait de leur masse les particuliers les plus fines
montent plus haut vers le sommets du nuage, le frottement entre ces particules et les plus grosses
restant à la base du nuage crée une séparation des charges électriques, les particules les plus légères se
chargent positivement et celles restant à la base du nuage négativement. Du fait des mouvements
verticaux violents, un déséquilibre entre les charges au sein du nuage se crée. Il en est de même entre
le sol et la base du nuage.
La foudre s’amorce par une toute petite étincelle à 8 km à l’intérieur du nuage. Des électrons jaillissent
et parcourent une centaine de mètres puis s’arrêtent et se rapprochent pendant quelques millionièmes
de secondes, ensuite les électrons s’éloignent et se rapprochent à nouveau et recommencent plusieurs
fois. Ce canal ionisé se divise en plusieurs branches, on appelle ce phénomène le précurseur. Il précède
l’arrivée de l’éclair. En se rapprochant du sol, l’activité électrique qu’il développe exerce une forte
attraction sur le champ électrique du sol.
L’arrivée du précurseur à une dizaine ou une centaine de mètres de la surface provoque une
concentration d’électricités négative, par contre le sol se charge d’électricité positive. Certains objets
sur le sol réagissent en envoyant de petites étincelles de plasma lumineux en direction du précurseur.
Ces étincelles essayent de se connecter au précurseur.
L’étincelle qui atteint son but déclenche l’éclair, une décharge de 10 000 Ampères. Quand cette
connexion est établie, les électrons sont attirés vers le sol sous forme d’un éclair aveuglant. Les
électrons les plus près du sol sont attirés les premiers et ainsi de suite jusqu’à la charge du nuage luimême. L’éclair s’élève du sol vers le nuage.
Lorsque la foudre frappe le sol, l’électricité se disperse dans toutes les directions et parcourt plusieurs
centaines de mètres dans le sol.
Différent types d’éclair :
Il n’y a pas toujours le même éclair.
Exemples :

L’éclair ramifié : il se divise en plusieurs branches ;

L’éclair fulminant : il est courbé ;

L’éclair sinueux : il a de nombreux traits et des segments bien apparents.
Quelques données sur l’éclair :





Vitesse : 40 000 km/s.
Voltage : peut atteindre 100 millions de Volts.
Longueur de l’éclair : de 50 m à 25 000 m (cas d’un éclair sinueux)
Epaisseur de l’éclair : environ 3 cm
Température à proximité de l’éclair : 30 000 °C.
Eclairs de chaleur :
L’éclair de chaleur est en fait produit par des orages lointains…si loin que vous pouvez voir l’éclair
mais le tonnerre ne peut se rendre à l’endroit où vous vous trouvez.
Voici pourquoi : la vitesse de la lumière (300 000 000 m/s) est extrêmement rapide par apport à celle
du son (300 m/s), 1 million de fois plus rapide pour être plus précis. De plus, le coup de tonnerre et
son onde se dissipent plus facilement en se propageant et, lorsqu’on est trop loin, le tonnerre ne se fait
plus entendre.
Tonnerre :
Comme nous l’avons vu plus haut, la température à proximité de l’éclair est très élevée, l’air se dilate
alors très rapidement et provoque une explosion (compression décompression rapide). Le son de cette
explosion se déplace à 337 m/s, alors que la lumière de l’éclair qui a produit cette dilatation se déplace
elle à 300 000 km/s. c’est pour cette raison que l’on observe toujours l’éclair avant d’entendre le
tonnerre.
Pour calculer la distance de l’éclair il suffit de compter le nombre de secondes séparant l’éclair de son
bruit puis diviser ce nombre par trois. Le résultat ainsi obtenu correspond au nombre de km nous
séparant de l’éclair.
Autres éclairs :