Science - Questions / Reponses

 

Afin de répondre au plus grand nombre de questions et d’être le plus informatif possible, nous avons souhaité organiser cette partie du site comme une FAQ. Vous trouverez alors, classées dans différentes parties, diverses questions accompagnées de leur réponse. Nous avons essayé d’employer le moins possible de termes scientifiques (ou alors de les expliquer et d’en donner la définition) afin que toute personne puisse comprendre.

Cette liste de question/réponses est non exhaustive, et toute question que vous vous posez peut nous être envoyée par eMail.
Nous la placerons rapidement dans cette page et y apporterons la réponse. Tout le monde pourra ainsi en bénéficier.

Photo d'orage sur Besançon
 
 

THEME : L'ORAGE

 

> Pourquoi y a t-il des orages sur terre ?
> Qu’est-ce qu’un orage ?
> Comment se forme un orage ?
> Combien y a-t-il d’orages dans le monde par seconde ?
> Quelle est le risque d'être tué par un orage ?
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Pourquoi y a t-il des orages sur terre ?
L'orage engendre une stabilisation du nombre d'électrons entre le ciel et la terre. Les nuages et le sol contiennent un grand nombre d'électrons libres. Lorsque l'écart est trop important entre les deux, un équilibrage est nécessaire. Il se produit alors un orage qui n'est autre qu'une violente décharge électrique pour transférer une quantité d'électrons du ciel vers la terre ou de la terre vers le ciel. Dans le premier cas, l'éclair part d'un nuage et rejoint le sol, dans le second cas, l'éclair part du sol et monte rejoindre le nuage.

 

Qu’est-ce qu’un orage ?
Un orage est une perturbation météorologique. En règle générale, il est la combinaison d’une émission de lumière intense (l’éclair) et d’une propagation d’ondes sonores (le tonnerre). Suivant les conditions météorologiques réunies, ainsi que de la situation géographique et de la saison, l’orage peut être accompagné de pluie, de grêle, de vent parfois (souvent) violent, et dans certains cas de tornade.

 

Comment se forme un orage ?
Pour faire simple, il faut deux paramètres. De l’air chaud (humide ou sec), et de l’air froid. C’est la rencontre de 2 masses d’air de température différentes à une certaine vitesse qui provoque un orage. En revanche, il faut toujours un nuage pour donner naissance à un orage. Le principal type de nuage qui est la source d’orage est le Cumulonimbus (Cb) qui est de la famille des Cumulus. Le Cumulonimbus se forme lorsque que le soleil chauffe le sol terrestre qui est humide, et provoque donc la condensation de l’eau. Cet air chaud et humide monte dans l’atmosphère et rencontre, à une altitude variable, de l’air plus froid et sec. L’air sec et l’air humide sont alors séparés par ce que l’on appelle la ligne sèche. Des mouvements verticaux à l’intérieur du Cumulonimbus, appelés "cisaillement vertical", produisent des vents violents. Ces vents déplacent les particules d’eau présentes dans la partie basse du Cumulonimbus et les particules de glace présentes dans la partie haute. C’est le frottement entre ces particules (eau et glace) qui charge le nuage en électricité. Lorsque la charge est importante et suffisante, un éclair se produit alors sous forme d’un arc électrique.

 

Combien y a-t-il d’orages dans le monde par seconde ?
Il y a environ 2000 orages par seconde dans le monde, donnant lieu entre 60 et 100 éclairs par seconde.

 

Quelle est le risque d'être tué par un orage ?
On estime la chance à 1 sur 350 000, soit 50 fois moins de risque que d'être tué sur la route.

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THEME : LES ECLAIRS

 

> Qu’est-ce qu’un éclair ?
> Quels sont les différents types d'éclairs ?
> Est-ce qu’un éclair se forme uniquement dans un nuage ?
> Pourquoi les éclairs n'ont-ils pas toujours la même couleur ?
> L’éclair tombe-t-il du nuage ou part-il du sol ?
> Quelle est la taille de l’éclair ?
> Quel est le diamètre d’un éclair ?
> Quelle est la température d’un éclair ?
> Quelle est la puissance d’un éclair ?
> Combien d’éclairs tombent dans le monde en une année ?
> Comment savoir à quelle distance est tombé un éclair ?
> Pourquoi voit-on parfois des éclairs sans entendre le tonnerre ?
> Où se produisent le plus les éclairs ?
> Quelle est la durée d’un éclair ?
> Quelle est la vitesse d'un éclair ?
> Pourquoi il y a t-il des éclairs uniques, et d'autres avec des ramifications ?
> Pourquoi la foudre peut-elle avoir une odeur de brûlé ?
> Qu'est-ce qu'une "Décharge en nappe" ?
> Peut-on capturer un éclair pour en utiliser son énergie ?
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Qu’est-ce qu’un éclair ?
C’est un arc électrique créé suite à une différence de potentiel entre deux points. Il permet un rééquilibrage des charges d'électrons entre le sol et le ciel.

 

Quels sont les différents types d'éclairs ?
Les différents types de décharges atmosphériques sont les intra-nuageux (à l'intérieur même du nuage), les inter-nuageux (entre deux nuages), les coups de foudre (négatif à 90% ou positif à 10% entre le nuage et le sol), extra-nuageux (du nuage vers l'espace ou le sol).

 

Est-ce qu’un éclair se forme uniquement dans un nuage ?
Non, bien que le nuage soit une condition nécessaire à la formation d’un orage, il se peut que la décharge électrostatique se produise à l’intérieur d’un nuage (on parle alors d’éclair intra-nuageux), entre 2 nuages (on parle d’inter-nuageux) ou entre un nuage (ou plusieurs) et le sol. C’est dans ce dernier cas que la foudre tombe sur le sol terrestre. Quelque soit le type de décharge, la différence de potentiel entre les deux points peut être de 100 millions de volts.

 

Pourquoi les éclairs n'ont-ils pas toujours la même couleur ?
Les éclairs ont toujours la même couleur. En revanche, ce sont les particules entre l’éclair et l’observateur qui donnent une couleur à l’éclair. En règle générale, la couleur d’un éclair est blanc dans un air sec, rouge dans le cas de présence de pluie, jaune dans le cas de présence de poussière et violet dans le cas de présence de grêle.

 

L’éclair tombe-t-il du nuage ou part-il du sol ?
Bien que de nombreuses personnes pensent que les éclairs tombent du ciel et touchent le sol, il arrive fréquemment que ce soit l’effet inverse. Lors d’impacts sur des grandes structures, c’est en effet l’éclair qui part de la structure et qui rejoint le nuage. Ceci arrive aussi fréquemment à l’avant d’un orage ou peut être signe d’un temps violent.

 

Quelle est la taille de l’éclair ?
Un éclair peut, dans le cas où il relie un Cumulonimbus au sol, mesurer jusqu’à 12 km. S’il est inter-nuageux ou se propage dans le ciel, il peut mesurer jusqu’à 30 km.

 

Quel est le diamètre d’un éclair ?
L’arc électrique provoqué par un orage peut mesurer jusqu’à 3 centimètres de diamètre.

 

Quelle est la température d’un éclair ?
Un éclair peut avoir une température proche de 30000°C.

 

Quelle est la puissance d’un éclair ?
50% des éclairs produisent moins de 50000 A, et 98% moins de 200 000 A.. Un éclair peut produire jusqu’à 300kWh.

 

Combien d’éclairs tombent dans le monde en une année ?
En moyenne, il se produit entre 1,8 et 3 milliards d’éclairs par an dans le monde, soit entre 60 et 100 par seconde. Environ un tiers seulement de ces éclairs touchent le sol, les autres ne sont qu’inter ou intra-nuageux.

 

Comment savoir à quelle distance est tombé un éclair ?
En utilisant des valeurs connues que sont le délai et la vitesse du son. Dans une atmosphère normale, le son se déplace à une vitesse de 343,4 m/s à 20°C (331,5 m/s à 0°C). De ce fait, il suffit de calculer le temps que met le son pour arriver à vous après avoir vu l’éclair pour en mesurer approximativement la distance. Prendre en référence une vitesse de 340 m/s. Si le délai entre le moment où vous avez vu tomber la foudre et le moment où vous avez entendu le tonnerre est de 5 secondes, alors la distance est approximativement de 5 x 340 = 1700 m, soit 1,7 km.

 

Pourquoi voit-on parfois des éclairs sans entendre le tonnerre ?
Il arrive un moment où la distance entre l’impact de foudre et la personne est trop importante pour que le son s’entende. Ceci peut être du à plusieurs paramètres, comme la direction du vent, la puissance de l’éclair… En règle générale, il est possible d’entendre le tonnerre tombé à 50 km au maximum (s’il est vraiment puissant), soit un délai entre l’éclair et le son d’environ 147 secondes ou 2 minutes 30 secondes.

 

Où se produisent le plus les éclairs ?
Dans les zones équatoriales, et plus encore en bordure de mer car il faut de la chaleur et de l’humidité pour former un orage.

 

Quelle est la durée d’un éclair ?
La durée est variable. Même s’il est souvent bref, de l’ordre de quelques centièmes de seconde, il arrive parfois que les éclairs soient beaucoup plus longs, de l’ordre de 2 secondes, voire plus dans le cas d’éclairs inter-nuageux. Ils peuvent, pendant leur vie, clignoter plus de 100 fois, mais ceci est souvent imperceptible pour l’œil humain. En revanche, il est possible de déceler ce clignotement avec une caméra à haute vitesse.

 

Quelle est la vitesse d'un éclair ?
La vitesse estimée est de l'ordre de 40000 km/s

 

Pourquoi il y a t-il des éclairs uniques, et d'autres avec des ramifications ?
En fait, un éclair est toujours unique. Lorsque vous observez un éclair avec des ramifications, il s'agit en fait de plusieurs éclairs qui empruntent en partie le même "canal" d'électrons, et se séparent à un moment.

 

Pourquoi la foudre peut-elle avoir une odeur de brûlé ?
Contrairement aux idées reçues, il ne s'agit généralement pas de l'odeur de l'objet impacté. C'est en fait la très rapide et forte dilatation de l'air autour de l'éclair qui dissocie les molécules d'oxygène, d'azote ou de vapeur d'eau dans l'atmosphère et qui se combinent pour donner naissance à de nouvelles substances telles que de l'ozone, de l'ammoniaque ou des acides azotés.

 

Qu'est-ce qu'une "Décharge en nappe" ?
C'est un éclair souvent de type extra-nuageux qui peut s'étendre sur plusieurs dizaines de kilomètres, voir plus de 100, et qui part d'un point pour finir en une multitude de ramifications. On parle parfois d'éclair rampant.

 

Peut-on capturer un éclair pour en utiliser son énergie ?
Non, pas à l'heure actuelle. Le seul condensateur capable d'emmagasiner l'énergie produite par un éclair est la terre !

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THEME : LE TONNERRE

 

> Pourquoi entend-t-on le tonnerre après avoir vu l’éclair ?
> Pourquoi le tonnerre est-il parfois strident, et parfois ronronnant ?
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Pourquoi entend-t-on le tonnerre après avoir vu l’éclair ?
Lorsque l’éclair se produit, il dégage une importante quantité de chaleur qui dilate très rapidement l’air. C’est cette dilatation qui engendre le son. On peut rapprocher le phénomène des avions passant le mur du son. C'est-à-dire que la vitesse de déplacement de l’avion (ou la dilatation de l’air par l’éclair) dépasse les 340 m/s.

 

Pourquoi le tonnerre est-il parfois strident, et parfois ronronnant ?
C’est uniquement la distance entre l’observateur et l’éclair qui définit le son que produit de tonnerre.

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THEME : LES NUAGES

 

> Quels sont les différents types de nuages pouvant produire un orage ?
> Quelle peut être la hauteur d’un Cumulonimbus ?
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Quels sont les différents types de nuages pouvant produire un orage ?
Le Cumulonimbus (Cb) de la famille des Cumulus est le seul nuage pouvant donner de la foudre.
Cependant, il existe d’autres nuages annonciateurs d’orages :

Nuages à risque faible à moyen :
Altocumulus (Ac)
Nimbostratus (Ns)
Cumulus congestus (TCU)

Nuages à risque orageux nul ou faible :
Cirrus (Ci)
Cirrocumulus (Cc)
Cirrostratus (Cs)
Altostratus (As)
Stratocumulus (Sc)
Stratus (St)
Cumulus (Cu)



Quelle peut être la hauteur d’un Cumulonimbus ?
Un cumulonimbus est un nuage à fort déploiement vertical. Il monte généralement entre 8 et 12kms, mais peut parfois traverser la tropopause (limite de la troposphère) et atteindre la stratosphère à des altitudes allant jusqu’à 15 km. Sa base quant à elle, peut se situer entre quelques centaines de mètres à 2 km du sol.

 
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