De l’orage dans l’air

Depuis quelques semaines, nous avons le droit à notre petite perturbation quotidienne. Il fait très chaud la journée et chaque soir ou même dans l’après midi, le ciel se couvre, le vent se lève et un bref orage apparaît.
Même si le phénomène orageux n’a rien d’extraordinairement en lui même, sa fréquence et sa rapidité d’activité est inhabituelle pour nos régions françaises.
Serait-ce un coup de @lemouth qui fait des expériences au grand collisionneur du CERN pour trouver la cinquième force, ou bien tout autre chose?

I Formation d’un orage

Le cumulonimbus

C’est la faute au culumo au cumulonu au cumulonimbus car comme son nom ne l’indique pas il est tout sauf nimbus. Ce mot barbare désigne un nuage qui a la particularité d’avoir une très grosse densité verticale.
Se situant à quelques centaines de mètres du sol, il peut voir son sommet atteindre les 21 km de haut, se heurtant ainsi à la stratosphère, et prenant la forme d’une enclume avec à son sommet la formation de cristaux de glace.

Il se forme le plus souvent en été, lorsque la température de l’air au sol est chaude et humide, contrastant avec l’air froid et sec situé en altitude.

La masse d’air chaud monte sous l’effet du soleil ou d’un relief montagneux et rencontre la masse d’air froid située en altitude, cela crée une instabilité dans l’air appelé convection atmosphérique.
L’humidité de cette masse d’air chaud est libérée, provoquant la condensation de la vapeur d’eau qu’elle contient pour former des gouttelettes d’eau donnant naissance à un cumulonimbus.

Précipitation

Le nuage naissant peut contenir de l’eau sous toutes ses formes: gazeux, liquide puis solide.
Des gouttelettes se forment grâce à la condensation de la vapeur d’eau autour de poussières à basse altitude, puis la masse d’air chaud pousse le nuage vers le haut provoquant une baisse des températures jusqu’à ce que celle ci deviennent négative.
Ce forme alors des cristaux de glace sous forme solide.

Les vents montant à l’intérieur du cumulonimbus peuvent atteindre plus de 130 km ce qui équivaut à une mini tornade propageant ainsi le nuage très rapidement vers le haut tel une cheminée.
Le nuage peut rassembler pas moins de 15 millions de litres d’eau en une vingtaine de minutes de quoi remplir 7 piscines olympiques en un seul orage.

La foudre

La forme en cheminée du cumulonimbus aura un rôle essentiel pour permettre l’apparition de la foudre. Entre zéro et -20C, les goûtes d’eau qui s’élèvent grâce aux courants ascendants viennent percuter les cristaux de glaces descendants. La collision de ces derniers provoque la perte d’électrons des goûtes d’eau reproduisant les effets d’un accélérateur de Van de Graff.

Les goûtes montent chargées positivement alors que les cristaux descendent chargés négativement, le cumulonimbus se comporte alors comme une pile.
Le courant électrique commence à se frayer un chemin, l’air se ionise et un pont se forme entre les deux extrémités du nuage. Le seuil de claquage est atteint et un éclair se forme provoquant une hausse de la température jusqu’à 30 000 degré à l’intérieur du nuage.

Bon vous allez me dire que c’est bien beau mais que le coup de foudre n’a toujours pas eu lieu entre le cumulonimbus et la surface de la terre.
J’y viens j’y viens, l’union va bientôt avoir lieu!!!
La base du nuage chargé négativement va repousser les charges négatives contenues dans le sol.
Seuls les charges positives restent à la surface provoquant une différence de potentiel ayant le même effet qu’à l’intérieur du nuage. Un arc se forme provoquant un éclair touchant le sol, la foudre a frappé!!!

Il est assez difficile de prévoir où et quand un orage va éclater. Même si les conditions sont réunies, la faible zone de couverture du cumulonimbus ainsi que la rapidité de formation le rend très complexe à anticiper avec exactitude.
Il existe cependant des méthodes permettant d’attirer ou de faire dévier les orages et la trajectoire de la foudre pour protéger les habitations et cultures.

Paratonnerre

L’éclair va chercher le chemin le plus court pour atteindre son objectif, c’est pourquoi il frappe le plus souvent les points les plus hauts (églises, antennes, arbres).

Benjamin Franklin fut l’inventeur du paratonnerre qui permet encore aujourd’hui d’attirer les arcs électriques puis la foudre grâce à une pointe métallique reliée à la terre par un conducteur permettant le transfert de cette électricité, sur un point haut défini préalablement.

Dans les villages les églises sont le plus utilisées pour jouer ce rôle, mais des infrastructures comme la Tour Eiffel à Paris sont aussi choisies pour protéger les habitations et la population de la foudre.

Par contre le paratonnerre n’est pas une arme infaillible et n’attire pas toute les décharges de foudres donc même au pied d’une église vous pouvez être la cible de certains éclairs.

Faire tomber la pluie en un éclair ou bien faire frapper l’éclair en un laser, tel est le défi d’une équipe de chercheurs français rejoints par leur homologue américain pour la fabrication d’un laser longue portée pouvant ainsi atteindre les nuages. Ceci afin d’y déclencher des courtes impulsions laser permettant d’ironiser le cumulonimbus qui déclencherait alors immédiatement la foudre.

Pour l’instant en projet mais les avancées en la matière sont encourageantes.

Dossier à suivre...

Canon anti foudre

Le canon anti-grêle a pour mission de détruire, limiter la taille et le nombre de grêlons afin qu’ils ne détruisent pas les cultures/vignobles.
Son fonctionnement n’aurait tout de fois pas été reconnu par la communauté scientifique mais son efficacité fait des émules surtout chez les viticulteurs.

Le principe de ce canon est d’envoyer une onde de choque violente (130dB) mélangé à de l’air sec au milieu du cumulonimbus afin de :

• perturber la formation du front des charges positives et négatives aux extrémités du nuage provoquant ainsi de multiples petits charges se baladant au sein même du nuage. Des petits éclairs éclatent alors un peu partout.
• Fractionner les gouttelettes d’eau et de cristaux de glace afin de réduire la taille des grêlons et ainsi les rendre inoffensifs pour détruire les cultures.

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III Comment éviter le coup de foudre

En montagne

Les orages en montagne peuvent se former très rapidement et il n’est pas rare d’être surpris par le phénomène.

Geste qui sauve:

• Quitter le sommet et arêtes le plus rapidement possible puisque la foudre va chercher le point le plus haut pour frapper.
• Ne vous cramponnez pas à des objets métalliques (piolets, mousquetons, bâton) très conducteur.
• Attention si vous trouvez refuge dans une grotte ou cavité, s’éloigner le plus possible du plafond et du fond de celle si en restant assis à l’entrée par exemple.

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A l’extérieur

Pas besoin de vous dire qu’il vaut mieux ne pas sortir pendant un orage, mais si vous n’avez vraiment pas le choix, évitez cela:

• S’éloigner des arbres et forêts.
• Éviter de se protéger sous un parapluie ouvert ou dans une cabine téléphonique.
• Éviter tout conducteurs, métallique ou eau ruisselante.
• S’asseoir par terre.
• S’isoler au maximum du sol en utilisant tout les isolants possibles plastiques, caoutchouc, sac à dos etc

Alchimie

Si toutefois le coup de foudre vient à frapper entre deux êtres humains, il n’y a rien à faire contre cela, juste en profiter😜

IV Les orages en un éclair.

Quelques infos supplémentaires sur les orages qui vous vaudront sûrement un prix Nobel du repas de famille du dimanche midi.

Perturbations extra-terrestres

Il n’y pas que sur la Terre que l’on peut remarquer des phénomènes orageux puisque sur Venus des cumulonimbus semblables à ceux de notre planète ainsi que des éclairs ont était détectées.

Jupiter n’est pas en reste puisqu’une fine couche nuageuse peut se former dans l’atmosphère, du à l’évaporation d’eau provenant de la chaleur de la planète.
La puissance de ses orages peut être mille fois plus importante que celle des orages terrestres.

Prise de la Bastille

En l’été 1788, un violent orage de grêle d’une force hors du commun ravagea toutes les cultures de céréales un peu partout sur le territoire français. Rajoutez à cela une sécheresse exceptionnelle, il n’en fallait pas plus pour que les ventres vides échauffent les esprits et un an plus tard la famine poussa les français à la révolte. On connaît la suite de l’histoire:
-On a faim
-Mangez du pain
-On en a pas.
Alors mangez de la brioche!
Et hop quick la tête!!!

Énergie du futur

L’énergie dégagée par les cumulonimbus peut être similaire à une bombe atomique de 1000 tonnes.

Et la foudre dégage une puissance de 30000 ampères et 100 millions de volts!!! Cela correspond à 30 GigaWatts, soit 20 centrales nucléaires en action mais que pendant un très court laps de temps.

Isolation anti foudre

Les avions et les voitures ne sont pas concernés par les effets de la foudre puisque la carlingue ou carrosserie constituent une cage de Faraday et isolé ainsi ses occupants de la décharge.
L’éclair suit l’extérieur de la structure métallique avant de poursuivre son parcours vers le sol.

source

conclusion

Après avoir compris comment fonctionne cette pile géante qui cherche à se décharger sur la terre ou à travers le nuage lui même, on peut imaginer la puissance qu’il sera possible de capturer le jour où nous maîtriserons mieux ce phénomène.
En effet pour le moment il nous est impossible de connaître avec exactitude où et quand va se former un cumulonimbus et encore moins de connaitre l’endroit exacte où va frapper la foudre.
Mais faisons confiance à l’Homme qui a réussi tout au long de son évolution pour maîtriser les éléments et environnement pour en tirer profit.
Bientôt pourront nous peut être voir des centrales à foudre ou des réacteurs de fusées chargés par des éclairs pouvant ainsi voyager plus loin et plus vite.
L’avenir nous le dira...