Pourquoi est-ce que les éclairs restent des évènements imprévisibles malgré les avancées ?

Thèmes abordés

Grand oral, TPE Travaux personnels encadrés, matières et forme, transformation de la matière, SVT Sciences de la Vie et de la Terre, orage, éclair, tonnerre

Résumé du document

Tout d'abord, nous allons expliquer comment se forme un éclair, quelles sont les différentes étapes dans la formation d'un éclair, la charge puis la décharge du nuage d'orage, puis l'émission de lumière, puis le tonnerre après le choc ainsi que ce que provoque la foudre, les effets sur les installations électriques, directs et indirects.
Ensuite, on détaillera les différents types d'éclairs, ainsi que comment on étudie les orages actuellement pour essayer d'améliorer leur compréhension et peut-être un jour, pour réussir à les prévoir de manière précise, notamment en étudiant les éclairs présents sur les autres planètes du système solaire.
Enfin, on va voir s'il est possible de prévoir les éclairs précisément pour pouvoir éviter toutes les conséquences que l'on a citées plus haut. Nous expliquerons après cela quelles protections on peut mettre en place pour éviter les problèmes liés à l'impact de la foudre ou à la proximité de la foudre puisqu'il est impossible de la prévoir : les paratonnerres, protections sur les installations électriques ...

Extraits

[...] Conclusion : La foudre est un évènement très intense en termes de luminosité et de son, souvent créée lors d'un orage, qui peut provoquer des dégâts irréversibles. Pour cela on essaie de comprendre les éclairs depuis près de 6 siècles pour réussir à les prévoir. Vu la difficulté de l'étude de ce phénomène, il nous est encore impossible de les prévoir précisément et on continue donc d'essayer d'éviter les conséquences qu'ils pourraient engendrer avec différents dispositifs électriques. En parallèle on les étudie toujours et on a aussi entrepris de les étudier sur les autres corps du système solaire pour peut-être nous apporter de nouvelles informations. [...]

[...] Sur l'être humain : Lorsque les charges électriques négatives descendent du nuage par le traceur, elles cherchent à rejoindre le sol au plus court : l'air étant un isolant, elles préfèrent rejoindre tout ce qui leur offre une plus faible résistance électrique pour rejoindre le sol, comme un arbre ou un bâtiment par exemple. Un corps humain debout et plus ou moins isolé offre un bon raccourci pour cette décharge électrique. Une simple décharge pouvant contenir jusqu'à 100 millions de volts, le foudroiement est un accident brutal pour l'homme, qui ne dure qu'une fraction de seconde. Souvent, il est même facile de repérer le point d'entrée et de sortie de la foudre dans le corps, qui sont marqué par un « point noir », marque de brulure intense. [...]

[...] Pourquoi l'éclair émet de la lumière : C'est simplement le fait que les gaz, sur le trajet de l'éclair soient surchauffés et ionisés, qui fait qu'ils émettent alors de la lumière (comme dans une ampoule). L'éclair peut prendre une couleur, ou plutôt une teinte, différente selon les conditions (par exemple selon les particules/atomes présents dans l'atmosphère). Pourquoi la foudre entraîne le tonnerre : La contraction (sous l'effet de forces électromagnétiques) puis la dilatation des masses d'air surchauffées sur le trajet de l'éclair créent une onde de choc qui engendre le bruit appelé « tonnerre ». [...]

[...] Cette partie est clairement visible sur une vidéo d'éclair à haute définition. Quand le nuage et le sol sont reliés par le traceur, se créé la « return stroke » qui est un arc électrique « en retour » : les charges accumulées d'une part et d'autre s'équilibrent par ce chemin à une vitesse d'environ km/s Cette partie est très caractéristique sur une vidéo, l'éclair devient très très lumineux : Pourquoi un éclair fait-il de la lumière ? pourquoi fait-il du bruit ? [...]

[...] Une cage de Faraday est une enceinte métallique, fermée complètement ou bien en grillage. Elle permet d'être étanche à tout champ électrique. Concernant les grillages, plus le maillage est fin (les trous du grillage sont petits) plus les ondes électriques dont la longueur d'onde est courte sont réfléchies. Ainsi, la foudre ne peut pas atteindre ce qui est à l'intérieur de la cage de Faraday. Par exemple, une voiture constitue une cage de Faraday et vous protège donc de la foudre. [...]