La formation des orages et des éclairs
Comment se forment les orages et les éclairs ?
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La formation des cumulonimbus
Un nuage se forme grâce à des processus d’évaporation et de condensation. Par l’effet de la chaleur, la vapeur d’eau à la surface de la Terre s’élève dans l’air et se condense autour de petites particules en suspension. Des micro-gouttelettes sont ainsi formées. Un nuage correspond à une agglomération de micro-gouttelettes.
Il existe de nombreux types de nuage avec des caractéristiques bien différentes. Les nuages qui nous intéressent ici sont les cumulonimbus (les nuages d’orage).
Types de nuages
Les cumulonimbus se forment généralement lorsque l’air en surface est très chaud et humide et que l’atmosphère en altitude est froide et sèche. Comme nous venons de le décrire, l’humidité au sol s’élève et alimente abondamment le nuage en eau. Le nuage croit verticalement et son volume augmente. Les plus gros cumulonimbus peuvent atteindre le plafond de la troposphère à 15km d’altitude. À partir de cette hauteur, le nuage s’étend horizontalement.
Cumulonimbus
L’électrisation du nuage
Pendant la croissance du cumulonimbus, le frottement des courants chauds ascendants et des courants froids descendants provoque son électrisation. En fait, les particules en mouvement dans le nuage échangent des électrons lorsqu’elles entrent en collision. Les particules des courants descendants captent des électrons aux particules ascendantes. Ce phénomène crée une différence de potentiel dans le nuage, puisqu’il y a un excès de charges négatives (=les électrons) à la base du nuage et un déficit au sommet.
Échange d’electron lors du frottement des courants ascendants et descendants
Un phénomène similaire se produit sous le nuage. La masse d’électrons repousse les électrons à la surface du sol, car deux charges de même signe se repoussent. On retrouve donc une autre différence de potentiel entre le sol et la base du nuage.
Électrisation du nuage
La formation des éclairs
Lorsque la différence de potentiel devient trop importante, il va se produire une décharge. Les électrons en excès fendent l’air et rejoignent les zones où il y en manque. Ce déplacement d’électrons correspond à un arc électrique : l’éclair. Lors de cette décharge, l’air chauffe brusquement, se dilate et provoque une détonation sonore : le tonnerre. La foudre est le nom donné aux éclairs qui touchent le sol ou les objets.
Couleurs des éclairs
En fait, la teinte des éclairs peut varier en fonction de la composition de l’air.
- Si un éclair a des teintes jaunes, l’atmosphère environnante est généralement composée de poussière
- Si l’éclair est rouge/violet, l’atmosphère est chargée en eau.
- En cas de grêle, l’éclair a des teintes bleues.
- Et si l’air est sec, l’éclair est blanc.
La dissipation de l’orage
L’activité électrique d’un cumulonimbus s’estompe au fur et à mesure que le frottement des courants s’atténue et que les zones du nuage se déchargent. Les précipitations, la tombée de la nuit ou le déplacement du nuage au-dessus d’une zone plus froide contribuent à réduire l’activité orageuse, car ces facteurs induisent une chute de la température au niveau du sol ce qui réduit la force des courants ascendants et donc atténue le phénomène d’électrisation. En même temps que l’activité électrique se dissipe, la masse d’eau accumulée dans le cumulonimbus retombe sous forme de précipitations.