En quoi les phénomènes climatiques influent sur les émissions lumineuses lors d’un orage ?

EASYBonjour, Rayan, Léo, Yann et moi allons vous présenter une restitution complète de nos recherches durant ces 18 semaines lors des séances de travaux pratiques encadrés. Nous avons choisi le sujet des orages, plus particulièrement des éclairs. Notre projet appartient au thème de l’aléatoire et du prévisible, on s‘intéresse ici à des phénomènes météorologiques assez rares qui sont effectivement plus ou moins prévisibles. Nous allons également, dans notre travail, nous intéresser aux phénomènes climatiques : La pluie, la grêle,la présence d’éléments dans l’air ou encore la température.

A travers nos recherches nous allons répondre à la question « En quoi les phénomènes climatiques influent sur les émissions lumineuses lors d’un orage ? »

Pour y répondre nous allons tout d’abord commencer par étudier l’éclair en lui même en expliquant précisément comment il se déclenche, puis en présentant plusieurs particularités de l’éclair qui peuvent s’avérer utiles à la réponse finale.

Enfin, nous allons voir l’influence des phénomènes climatiques avec une partie présentant les types d’éclairs ( selon différentes conditions climatiques ) puis en montrant un rapport entre le climat et la couleur de l’éclair .

Nous avons tous déjà vu ou entendu un orage mais on ne sait pas forcément comment il se forme. Un orage est donc un phénomène météorologique violent se formant à partir d’une rencontre entre une masse d’air froid et une masse d’air chaud qui entraîne une perturbation atmosphérique. La base d’un orage est un nuage que l’on appelle le cumulonimbus. Il va être à l’origine des précipitations et va créer les électro-météores qui sont l’ensemble des actions lors d’un orage : L’éclair, qui correspond à l’évènement visuel de l’orage, qui forme une ligne de lumière sinueuse, le tonnerre qui est la manifestation sonore qui accompagne l’éclair. Il arrive quelques secondes après l’éclair, cela s’explique par la différence entre la vitesse du son et celle de la lumière, plus rapide. Enfin, il y a la foudre qui est la décharge électrique. Sans elle, l’éclair ne peut pas apparaître. On compte plus de 50000 orages par jour soit environ 20 millions d’orages chaque année. On en retrouve plus souvent a des latitudes septentrionales ( = hémisphère sud ). On peut relever près d’1 million de coup de foudre par an dans lesquels on retrouve une centaine de personnes touchées et près de 10000 animaux foudroyés. Enfin, 40 % des coups de foudre touchent les terrains de golf, 30 % sont plus attirés par l’eau et 15 % des foudroiements ont lieu sous les arbres. Malgré ces statistiques effrayantes, il faut adopter de bonnes techniques utiles pour éviter quasi-sûrement de se faire frapper par la foudre comme s’éloigner de toute structure métallique, se réfugier dans une maison ou dans une voiture, ne pas être dans l’eau ou encore s’éloigner des personnes autour de soi. Des techniques de prévisions météorologiques sont également en train de s’améliorer de nos jours afin de pouvoir prévoir les jours d’orages voir même anticiper les éventuels endroits où peuvent avoir lieu les foudroiements.

Le phénomène lumineux se construit d’une manière complexe : Le cumulonimbus est un nuage à extension verticale, comparable à la forme d’une grande tour. Une partie du haut du nuage est lisse et aplatie. Il est composé de millions de tonnes d’eau et se au maximum à 18000 mètres du sol. Il va se former à partir d’une différence de chaleur importante entre le sol et le ciel. Si l’on a de l’air chaud au niveau du sol et de l’air froid en altitude, cet énorme nuage apparaît donc et l’atmosphère devient donc instable. Au cours de la formation de ce nuage, il va contenir un certain nombre de cellules qui va évoluer d’une manière différente selon les orages. Ces cellules sont reliées par de vastes couches nuageuses. A chaque stade de la formation, chaque cellule va grossir et se placer les unes au dessus des autres. Le premier stade que va connaître le cumulonimbus est appelé le stade cumulus. Un cumulus est un nuage basique, comme tous les autres au début de leur formation. Dans cette étape, un courant ascendant va traverser la cellule. Sa température est de plus en plus élevée comparé à celle de l’air extérieur. Le diamètre de la cellule est à ce moment compris entre 2 et 10 km. Puis ce cumulus arrive au stade de maturité qui se caractérise par l’arrivée des premières précipitations. Cette étape présente un courant descendant cette fois-ci, qui va toucher les couches inférieures et intermédiaires de la cellule. La phase de maturité dure entre 15 et 30 min. La cellule gagne encore en altitude. Ensuite va intervenir la foudre qui va démarrer par l’électrisation du nuage. Elle va se créer grâce aux frottements liés à la séparation des charges électriques. En effet les particules fines positives, que l’on retrouve à la surface du cumulonimbus, vont connaître une phase ascendante vers le sommet tandis que les plus lourdes vont redescendre vers la base du nuage. On observe donc l’apparition des déséquilibres intérieurs et extérieurs du nuage. Sa base étant chargés négativement, contrairement au sol, cela va générer un champ électrique intense entre ce-dernier et le sol. Une fois que les charges accumulées deviennent trop importantes dans cette zone, la prédécharge qu’on appelle le traceur est la première étincelle qui intervient dans l’orage. Elle est donc l’introduction des prochains éclairs qui ont lieu. Enfin nous arrivons au stade de dissipation dans lequel le courant descendant gagne toute la cellule. C’est pendant cette période que la pluie va cesser progressivement et que le sommet de la cellule va se transformer en une forme d’enclume. Cette forme s’explique par le mouvement d’ascension de l’air qui, en s’élevant, va refroidir et se transformer en grêlons. Ce mouvement se heurte à la stratosphère. On peut donc dire que le nuage s’écrase à son sommet, ce qui conduit à une forme d’enclume.

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