Conditions météorologiques extrêmes 101
Foire aux questions sur la foudre
Quest-ce que la foudre? La foudre est une étincelle délectricité géante dans latmosphère entre les nuages, lair ou le sol. Dans les premiers stades de développement, lair agit comme un isolant entre les charges positives et négatives dans le nuage et entre le nuage et le sol. Lorsque les charges opposées saccumulent suffisamment, cette capacité isolante de lair se décompose et il y a une décharge rapide délectricité que nous appelons la foudre. (Le processus de claquage proprement dit est encore mal compris.) Le claquage de lair crée des ions et des électrons libres qui se déplacent dans le canal conducteur. Ce flux de courant égalise temporairement les régions chargées dans latmosphère jusquà ce que les charges opposées se reconstituent.
La foudre des orages commence dans un champ électrique puissant entre des charges opposées dans le nuage dorage, et peut rester complètement dans le nuage (foudre intra-nuage) lorsque les régions de charge sont de force similaire (équilibrées) ou peuvent atteindre le sol (nuage -foudre au sol) lorsque lune des régions est beaucoup plus forte que lautre (déséquilibrée).
La foudre est lun des plus anciens phénomènes naturels observés sur terre. On peut le voir dans les éruptions volcaniques, les incendies de forêt extrêmement intenses (nuages de pyrocumulonimbus), les détonations nucléaires de surface, les fortes tempêtes de neige, dans les grands ouragans, et évidemment, les orages. Que sont les flashs de nuage? Un éclair de nuage est un éclair qui se produit à lintérieur du nuage, se déplace dune partie dun nuage à une autre, et certains canaux peuvent sétendre dans lair clair. Quest-ce quun «leader gradué»? Le développement du canal de foudre descendant en est un des principaux. Les canaux de foudre chargés négativement ne se propagent pas en continu, mais en « étapes » relativement courtes où lair devant sionise sous la forme de multiples « banderoles » à faible conductivité. Un streamer qui développe plus de courant et une meilleure conductivité peut devenir la prochaine étape qui se connecte au canal «leader». Est-il possible davoir du tonnerre sans éclair? Non, il nest pas possible davoir du tonnerre sans éclairs. Le tonnerre commence comme une onde de choc du canal de foudre en expansion explosive lorsquun courant important provoque un échauffement rapide. Cependant, il est possible que vous voyiez des éclairs et nentendiez pas le tonnerre parce quil était trop loin. Parfois, cela est appelé « foudre de chaleur » car il se produit le plus souvent en été. La foudre est-elle toujours produite par un orage? Les orages ont toujours des éclairs (le tonnerre est causé par la foudre, et vous ne pouvez pas avoir un orage sans tonnerre!), Mais vous pouvez avoir des éclairs sans orage. La foudre peut également être observée dans les éruptions volcaniques, les explosions nucléaires de surface et dans les fortes tempêtes de neige (« neige du tonnerre »). Quest-ce qui cause le tonnerre? Le tonnerre est causé par la foudre. La lumière vive de léclair provoqué par le coup de retour mentionné ci-dessus représente une grande Cette énergie chauffe lair dans le canal à plus de 50 000 ° F en quelques millionièmes de seconde seulement! Lair qui est maintenant chauffé à une température si élevée na pas eu le temps de se dilater, il est donc maintenant à un très haute pression. Lair sous haute pression se dilate ensuite vers lextérieur dans lair environnant, le comprime et provoque une perturbation qui se propage dans toutes les directions à lécart de la course. La perturbation est une onde de choc pendant les 10 premiers mètres, après quoi elle devient une onde sonore ordinaire , ou le tonnerre.
Quest-ce que la foudre sèche? La foudre sèche est la foudre qui se produit sans pluie à proximité. Le centre de prévision des tempêtes de la NOAA publie régulièrement des prévisions pour la foudre sèche car ce type est plus susceptible de provoquer des incendies de forêt. Quest-ce quun «éclair du bleu»? Un «éclair du bleu» est un éclair nuage-sol qui sort généralement du côté du nuage dorage, parcourt une distance relativement grande dans lair clair loin du nuage dorage , puis sincline vers le bas et heurte le sol. Il a été documenté que ces éclairs se déplacent à plusieurs kilomètres du nuage dorage. Ils peuvent être particulièrement dangereux car ils semblent provenir dun ciel bleu clair.
Un cycliste casqué a subi un coup de foudre à la tête par beau temps avec un ciel sans nuages. Il a été déterminé que léclair provenait probablement dun orage situé à environ 16 km (environ dix milles) et obscurci par les montagnes. La foudre frappe-t-elle toujours lobjet le plus haut? Ne dites jamais toujours! La foudre frappe généralement lobjet le plus haut. Il est logique que lobjet le plus grand soit le plus susceptible de produire des banderoles ascendantes pour se connecter avec le chef de foudre descendant.Quel type délectricité est la foudre? La foudre est une décharge électrostatique accompagnée de lémission de lumière visible et dautres formes de rayonnement électromagnétique. Combien de volts et de watts y a-t-il dans la foudre? La foudre peut avoir entre 100 millions et 1 milliard de volts et contenir des milliards de watts. Pourquoi les éclairs positifs sont-ils jugés plus dangereux que les éclairs chargés négativement les plus courants? Vous ne voulez pas vous heurter à lun ou à lautre, mais la foudre positive peut être considérée comme plus dangereuse car son courant électrique de pointe est souvent plus fort, la durée du flash (continu) est généralement plus longue et sa charge de pointe peut être beaucoup plus grande quun coup négatif. On pense que le courant de plus longue durée le rend également plus susceptible dallumer des incendies. La foudre frappe-t-elle du ciel vers le bas ou du sol vers le haut? La réponse est les deux. La foudre nuage-sol vient du ciel vers le bas, mais la partie que vous voyez vient du sol. Un flash nuage-sol typique abaisse un chemin délectricité négative (que nous ne pouvons pas voir) vers le sol en une série de poussées. Les objets au sol ont généralement une charge positive sous un orage typique. (La charge qui saccumule dans une petite zone de la surface de la Terre et des objets quelle contient est déterminée par la charge nette au-dessus, car la surface de la Terre est relativement conductrice et peut déplacer la charge en réponse à lorage.) Puisque les contraires sattirent, un le streamer vers le haut est envoyé depuis lobjet sur le point dêtre frappé. Lorsque ces deux chemins se rencontrent, un coup de retour zippe vers le ciel. Cest le coup de retour qui produit le flash visible, mais tout se passe si vite – en quelques millièmes de seconde – que lœil humain ne voit pas la formation réelle du coup. La foudre naturelle peut également déclencher des décharges ascendantes de haut tours, comme les antennes de diffusion. Pour plus dinformations sur les nuages au sol (et autres types déclairs), visitez la page Conditions météorologiques extrêmes 101: Types de foudre. À quelle température la foudre peut-elle faire chauffer lair? Lénergie de la foudre chauffe lair ambiant à partir de 18 000 degrés Fahrenheit jusquà 60 000 degrés Fahrenheit. Quest-ce qui fait que la foudre est colorée plutôt que le blanc ou le bleu habituel? La foudre peut apparaître comme étant de nombreuses couleurs différentes en fonction de ce que la lumière traverse pour atteindre vos yeux. Dans les tempêtes de neige, où il se trouve assez rares, le rose et le vert sont souvent décrits comme des couleurs de la foudre. La brume, la poussière, lhumidité, les gouttes de pluie et toute autre particule dans latmosphère affecteront la couleur en absorbant ou en diffractant une partie du blanc lumière de la foudre. Comment la Terre profite-t-elle de la foudre? La terre bénéficie de la foudre de plusieurs manières. Premièrement, les orages et la foudre font partie du circuit électrique mondial de la Terre. Les orages et les nuages électrifiés sont comme des batteries qui font que la Terre a une charge négative et que latmosphère a une charge positive. Cela maintient le champ électrique de beau temps, qui est denviron 100 V / m près de la surface. Il y a toujours un courant constant dions chargés négativement circulant vers le haut depuis toute la surface de la Terre (et des ions positifs vers le bas depuis latmosphère). Les orages aident à transférer les charges négatives vers la Terre (la foudre est généralement chargée négativement). Sans orages ni éclairs, léquilibre électrique terre-atmosphère disparaîtrait en 5 minutes. La foudre fabrique également des produits chimiques producteurs dozone. Quarrive-t-il au sol lorsque la foudre le frappe? Ce qui a tendance à se produire lorsque la foudre frappe le sol, cest quelle fusionne la saleté et les argiles dans les silices. Le résultat est souvent une roche vitreuse (appelée fulgurite) en forme de tube alambiqué. La fulgurite a été trouvée partout dans le monde, mais elle est relativement rare. La couleur dépend des minéraux dans le sable qui a été frappé. La forme dans le sol est la forme du chemin que le courant de foudre a suivi dans le sol. Les herbes sont souvent endommagées le long de ce chemin.
La foudre qui descend un tronc darbre transforme leau en vapeur. Si elle pénètre sous lécorce dans lhumidité de surface du bois, la vapeur en expansion rapide peut faire exploser des morceaux décorce et des branches de larbre, et le bois le long du chemin est souvent tué.La charge portée par la foudre est ensuite dissipée le long du surface de la Terre. Si vous êtes à proximité de quelque chose qui a été frappé par la foudre comme un arbre ou une clôture, ce processus peut être très dangereux car tout ce courant ne se dissipe pas instantanément. La foudre peut frapper un arbre puis bifurquer et heurter quelque chose dautre, ou après que le courant ait traversé le tronc de larbre, il peut également traverser la zone immédiatement environnante et pénétrer dans tout ce qui se trouve à proximité. Ce processus, cependant, est assez rapide, de sorte que le sol ou ce qui a été heurté ne reste pas électriquement dangereux par la suite.
Le courant de foudre peut voyager encore plus loin à travers leau, les clôtures métalliques, les lignes électriques ou la plomberie. Le courant de foudre peut pénétrer dans un bâtiment et se transférer à travers des fils ou de la plomberie et endommager tout sur son passage.De même, dans les zones urbaines, il peut heurter un poteau ou un arbre et le courant se propage ensuite vers plusieurs maisons et autres structures voisines et y pénètre par le câblage ou la plomberie. La foudre peut-elle frapper deux fois le même endroit? La foudre touche le même endroit (ou presque au même endroit) plus dune fois, contrairement à la sagesse populaire. Cela pourrait être simplement un coup de chance statistique (cest-à-dire quavec tout léclair qui se produit, la foudre finira par frapper quelque part près dun coup de foudre précédent dans un court laps de temps). Il se peut également que quelque chose sur le site le rend un peu plus susceptible dêtre frappé. En règle générale, lorsque la foudre frappe quelque chose au sol, lobjet frappé envoie un faible canal vers le haut qui rejoint le flash en développement vers le bas et crée la connexion avec le sol. Les objets plus grands sont plus susceptibles que les objets plus courts de produire le canal ascendant. Mais il est également possible que quelque chose qui affecte localement la capacité du sol à conduire lélectricité (comme le sel ou la teneur en humidité du sol à ce moment-là, la présence ou labsence de roches, deau stagnante, de tuyaux ou dautres objets métalliques dans le sol) sol), la forme du terrain, la forme des feuilles ou des brindilles, ou autre chose peut rendre un endroit particulier plus susceptible dêtre frappé quun autre endroit à proximité. Quand et où la foudre frappe-t-elle le plus fréquemment? La foudre provient dun nuage cumulonimbus parent. Ces nuages dorage se forment partout où il y a suffisamment de mouvement dair ascendant, dinstabilité convective et dhumidité pour produire un nuage profond qui atteint des niveaux plus froids que le gel.
Ces conditions sont le plus souvent réunies pendant les saisons chaudes (printemps, été, début de lautomne). En général, le continent américain a une quantité décroissante déclairs vers le nord-ouest. Sur toute lannée, la fréquence la plus élevée déclairs nuage-sol se trouve en Floride entre Tampa et Orlando. Cela est dû à la présence, plusieurs jours au cours de lannée, dune forte teneur en humidité dans latmosphère à de faibles niveaux (moins de 5000 pieds), ainsi quà des températures de surface élevées qui produisent de fortes brises de mer le long des côtes de la Floride. Les montagnes de louest des États-Unis produisent également de forts mouvements ascendants et contribuent à de fréquents éclairs nuage-sol. Il existe également des fréquences élevées le long de la côte du golfe du Mexique, de la côte atlantique au sud-est des États-Unis et à lintérieur des terres depuis le golfe. Les régions le long de la côte ouest du Pacifique ont le moins de foudre nuage-sol. Comment les tempêtes sélectrifient-elles? Les nuages deviennent électrifiés lorsque de forts courants ascendants (alimentés par linstabilité convective et lhumidité) produisent un mélange de particules de glace plus grosses (graupel), de petits cristaux de glace et de gouttes deau liquide surfondue et de cristaux de glace à des températures inférieures à la congélation (0 ° C). Dans cet environnement, les collisions rebondissantes entre les cristaux de glace de graupel provoquent le transfert de charge entre les particules. Cest ce quon appelle le processus non inductif car il ne nécessite pas de champ électrique préexistant pour polariser les particules. Les mécanismes physiques exacts ne sont pas complètement compris, mais cela implique un transfert de masse dune particule à lautre, et le signe de charge dépend de la température et des taux de croissance des particules. Le graupel et les cristaux gagnent des signes opposés de charge, puis ils forment des régions de charge séparées lorsque le graupel tombe plus rapidement dans le courant ascendant.
Un processus secondaire peut se produire lorsque les champs électriques augmentent et provoquent la polarisation des gouttelettes (ions dans les gouttelettes entraînés par le champ électrique pour opposer les côtés de la gouttelette). Si une partie de la gouttelette gèle sur une particule de glace et que le reste se détache, une certaine charge nette dions de la goutte peut être capturée par la glace. Ceci est connu comme un processus inductif car il nécessite un champ électrique appréciable pour se produire. La foudre se produit-elle en hiver? La foudre se produit moins fréquemment en hiver car il ny a pas autant dinstabilité et dhumidité dans latmosphère quen été. Ces deux ingrédients agissent ensemble pour créer des orages convectifs qui peuvent produire des éclairs. Sans instabilité et sans humidité, de forts orages sont peu probables.
Pendant lhiver, la surface du sol est plus fraîche car le soleil ne chauffe pas autant pour le réchauffer. Sans températures de surface chaudes, lair proche de la surface ne sélèverait pas très loin dans latmosphère. Ainsi, les types dorages profonds (8-15 km de profondeur) qui se développent en été ne se développeraient pas.
Lair chaud tient plus de vapeur deau. Et, lorsque la vapeur deau se condense en nuage deau liquide, une chaleur latente est libérée, ce qui alimente lorage. Ainsi, lair chaud et humide près de la surface (et les conditions appropriées en altitude pour vous donner beaucoup dinstabilité) peuvent entraîner une convection profonde, qui peut produire des décharges de foudre. Quest-ce que la neige orageuse? Bien que les orages soient moins fréquents en hiver, des éclairs peuvent parfois se produire pendant les tempêtes de neige.Appelée neige orageuse, une instabilité relativement forte et une humidité abondante peuvent être trouvées au-dessus de la surface, par exemple au-dessus dun front chaud, plutôt quà la surface où elle peut être sous le point de congélation. Des orages sont parfois observés en aval du Grand Lac Salé et des Grands Lacs pendant les tempêtes de neige à effet de lac. Combien de flashs y a-t-il par an? Sur les 48 États contigus, une moyenne de 20 000 000 déclairs nuage-sol ont été détectés chaque année depuis que le réseau de détection de la foudre (NLDN) a couvert lensemble du continent américain en 1989. En outre, environ la moitié de tous les éclairs ont plus dun point dimpact au sol, donc au moins 30 millions de points au sol sont frappés en moyenne chaque année aux États-Unis. Outre les éclairs nuage-sol, il y a environ 5 à 10 fois plus déclairs de nuages que déclairs au sol. Comment puis-je rester à labri de la foudre? Le National Weather Service de la NOAA est une excellente source d’informations sur la sécurité contre la foudre à l’intérieur et à l’extérieur et sur les risques liés à la foudre. Quelles sont les chances d’être frappé par la foudre? Une année sur 1,2 million. Les chances dêtre frappé au cours de votre vie (estimées à 80 ans) sont de 1 sur 15 300. Vous pouvez en savoir plus sur lorigine de ces chiffres sur le site Web du National Weather Service. Cela dépend beaucoup de votre exposition. Vous pouvez réduire votre risque dêtre frappé par la foudre en vous rendant dans un bon abri tel quun bâtiment fermé (voir lien ci-dessus) sil y a un orage près de chez vous! Les périodes les plus dangereuses dune tempête peuvent être le début et la fin de production déclairs. Si le premier flash est un CG, il surviendra sans aucun avertissement du tonnerre précédent. Le dernier éclair dun orage peut survenir plusieurs minutes après lavant-dernier flash, il est donc important dattendre suffisamment longtemps conditions pour être en sécurité de nouveau. Où puis-je obtenir des informations sur les coups de foudre qui se produisent dans ma région? Il existe plusieurs sociétés qui collectent et archivent ces données, notamment Vaisala et Earth Networks qui exploitent des réseaux aux États-Unis. Nous achetons nous-mêmes des données sur la foudre (nous navons pas les fonds nécessaires pour maintenir notre propre réseau) et avons des règles strictes sur la façon dont nous pouvons les utiliser.