Sommaire
- Comment se forment les orages ?
- Comment se forment les éclairs ?
- Quelle est la différence entre foudre, éclair et tonnerre ?
- Comment calculer à quelle distance se trouve un orage ?
En cette saison, les orages commencent à pointer le bout de leur nez… Tu te demandes peut-être ce qui se cache derrière « les colères du ciel ». Notamment, comment naissent les orages, ou pourquoi il y a des éclairs. Il est temps pour nous de répondre à toutes tes questions…
1 - Comment se forment les orages ?
Pour qu’il y ait un orage, il nous faut avoir une température suffisamment élevée au sol. C’est pourquoi les orages se produisent généralement l’été. 🌞
Comme l’air chaud est moins dense que l’air froid, l’air chaud au sol va s'élever dans l’atmosphère. C’est ce que l’on appelle un mouvement de convection. En montant, l’air chaud va rencontrer des températures plus basses, et l’eau qu’il contient va donc se condenser. Cela donne naissance à des petites gouttelettes qui petit à petit laissent place à un cumulus (les nuages blancs que l’on rencontre souvent). ☁️
Plus l’écart de température entre le sol et l’altitude est important, plus le nuage grossit. Ce nuage peut s’étirer sur 12 à 15 km de hauteur, arrivé à cette altitude, il s’étale dans la longueur et prend une forme d’enclume. Nous avons maintenant un cumulonimbus, c’est-à-dire un nuage d’orage.
Un cumulonimbus peut avaler 700 000 tonnes d’air chaud et humide par seconde et condenser plus d’un million de litres d’eau qui finiront par tomber. 🌧
Cette condensation dégage de la chaleur : le nuage reste plus chaud que l'air extérieur, et continue à monter. A son sommet (qui peut culminer à plus de 20 km), le cumulonimbus contient des cristaux de glace. ❄️
À l'intérieur du nuage, en raison du gradient de températures et de pression, il y a un fort courant ascensionnel, avec des vents violents (jusqu'à 140 km/h). 💨
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2 - Comment se forment les éclairs ?
Dans un cumulonimbus, il y a des cristaux et des gouttes d’eau qui sont entrés par des courants ascendants et brassés dans tous les sens. Entre 0 et -20 degrés les gouttes d’eau qui entrent en contact avec les cristaux congèlent instantanément et forment des grains de grésil. Petit à petit, ces grains prennent du volume, et lorsqu’ils sont devenus trop lourds, ils tombent. Dans leur chute, ils percutent d’autres grains de grésil mais aussi de simples cristaux. ❄️
Lors de ces chocs, les grains de grésil arrachent des charges électriques négatives (électrons) aux cristaux. Les grains de grésil se chargent négativement, quant aux cristaux, ils deviennent positifs. Comme les grains de grésil, plus lourds, tombent et s'accumulent dans le bas du nuage (par gravité) et que les cristaux eux sont entraînés par les courants ascendants, on a alors la base du cumulonimbus qui devient négative tandis que son sommet devient positif. On retrouve, tout comme sur une pile, un pôle positif et un pôle négatif. 🔋
Entre la base et le sommet de notre cumulonimbus se trouve une couche d'air isolante. Cependant, lorsque la différence de potentiel électrique devient trop importante, le courant électrique commence à se frayer un passage. On pourra noter que la différence de potentiel électrique entre le haut et le bas du nuage est colossale, elle est de 10 à 20 millions de Volt. Depuis les deux bornes du nuage, le courant électrique cherche sa route en zigzaguant, et à ce moment-là naissent des étincelles. Ces étincelles s’appellent des précurseurs, et lorsque deux précurseurs se rencontrent, un pont se forme. Le courant passe alors brusquement entre les deux bornes du nuage. Le passage des électrons crée un brusque échauffement de l’air le long d'un canal d'une largeur de quelques centimètres et plus ou moins ramifié. L’échauffement de l’air peut aller jusqu'à 30 000°C. Ce phénomène amène à l’apparition de l’éclair. ⚡️
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3 - Quelle est la différence entre foudre, éclair et tonnerre ?
Lors d'un orage, l'éclair est le résultat visible de l'échauffement de l'air, tandis que le tonnerre est le bruit émis lors de la propagation de la vibration de l'air le long de cette décharge électrique. Un éclair est désigné sous le nom de foudre lorsqu'il atteint soit la surface terrestre, soit un aéronef.
4 - Comment calculer à quelle distance se trouve un orage ?
Pour évaluer la distance à laquelle est l’orage, nous allons compter les secondes s’écoulant entre l’éclair et le tonnerre.
L’éclair est une onde lumineuse, la lumière se déplace à 300 000 000 m/s, cette vitesse est tellement élevée que l’on peut donc négliger le temps que met la lumière à nous parvenir et supposer que l’éclair nous parvient instantanément.
Le tonnerre, quant à lui, est une onde sonore. Le son se déplace à une vitesse de 340 m/s. Si l’on compte les secondes séparant l’éclair du tonnerre, on aura alors le temps qu’a mis l’onde à se déplacer, on connaît sa vitesse, il ne nous reste plus qu’à trouver la distance.
Nous connaissons la formule vitesse = distance/temps. Si on change les éléments de place, on trouve aussi que distance = vitesse x temps. Pour conclure, il suffit de multiplier par la vitesse du son le temps que l’on a trouvé, donc de multiplier nos secondes par 340.
Par exemple, si je compte entre un éclair et le tonnerre 5 secondes, alors je calcule 340 x 5 = 1700 m. L’orage est donc à 1700 mètres.
J’espère que cet article t’aura aidé à comprendre la formation des orages ! ⛈
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