Décharges de foudre ( foudre) est la source la plus courante de champs électromagnétiques puissants origine naturelle. La foudre est un type de décharge gazeuse avec une très longue longueur d’étincelle. La longueur totale du canal de foudre atteint plusieurs kilomètres, et une partie importante de ce canal est située à l'intérieur d'un nuage d'orage. Foudre La cause de la foudre est la formation d'une charge électrique volumétrique importante.

Ordinaire source de foudre sont des cumulonimbus d'orage qui transportent un amas de positif et de négatif charges électriques dans les parties supérieures et inférieures du nuage et formant des champs électriques d'intensité croissante autour de ce nuage. La formation de telles charges spatiales de polarités différentes dans le nuage (polarisation du nuage) est associée à la condensation due au refroidissement de la vapeur d'eau des flux d'air chaud ascendants sur des ions positifs et négatifs (centres de condensation) et à la séparation de gouttelettes d'humidité chargées dans le nuage sous l’influence d’intenses flux d’air thermique ascendants. En raison du fait que plusieurs amas de charges isolés les uns des autres se forment dans le nuage (principalement des charges de polarité négative s'accumulent dans la partie inférieure du nuage).

Décharges de foudre par signes extérieurs peut être divisé en plusieurs types. Type régulier - éclair linéaire, avec des variétés : ruban, roquette, zigzag et ramifié. Le type de décharge le plus rare est foudre en boule. Il existe des décharges connues appelées « Feu de Saint-Elme » et « Lueur des Andes ». La foudre se produit généralement plusieurs fois, c'est-à-dire se compose de plusieurs décharges unitaires se développant le long du même chemin, et chaque décharge, ainsi que la décharge reçue dans conditions de laboratoire, commence par le leader et se termine par le chiffre inverse (principal). La vitesse de descente du leader de la première décharge unique est d'environ 1 500 km/s, la vitesse des leaders des décharges suivantes atteint 2 000 km/s et la vitesse de la décharge inverse varie entre 15 000 et 150 000 km/s, c'est-à-dire de 0,05 à 0,5 vitesse Sveta. Le canal leader, comme celui de tout streamer, est rempli de plasma et possède donc une certaine conductivité.

L'extrémité supérieure du canal leader est connectée à l'un des centres chargés du cloud, donc une partie des charges de ce centre circule dans le canal leader. La répartition des charges dans le canal devrait être inégale, augmentant vers sa fin. Cependant, certains mesures indirectes suggère que valeur absolue La charge sur la tête leader est faible et, en première approximation, le canal peut être considéré uniformément chargé d'une densité de charge linéaire S. La charge totale dans le canal leader dans ce cas est égale à Q = S*l, où l est la longueur du canal, et sa valeur est généralement d'environ 10 % de la valeur de la charge s'écoulant dans le sol lors d'un seul coup de foudre. Dans 70 à 80 % des cas, cette charge a une polarité négative. À mesure que le canal du leader progresse sous l'influence du champ électrique Dans le sol, un déplacement de charges se produit et les charges de signe opposé aux charges du leader (il s'agit généralement de charges positives) ont tendance à être situées aussi près que possible de la tête du canal leader. Dans le cas d'un sol homogène, ces charges s'accumulent directement sous le canal leader.

Si le sol est hétérogène et que la majeure partie de celui-ci présente une grande résistivité, les charges sont concentrées dans les zones à forte conductivité (rivières, eaux souterraines). En présence d'objets surélevés mis à la terre (paratonnerres, cheminées, bâtiments élevés, arbres mouillés par la pluie), les charges sont attirées vers le sommet de l'objet, y créant une intensité de champ importante. Aux premières étapes de développement du canal leader, l’intensité du champ électrique à sa tête est déterminée par les propres charges du leader et par les amas de charges spatiales situés sous le nuage. La trajectoire du leader n'est pas liée aux objets terrestres. À mesure que le leader descend, les accumulations de charges au sol et sur les objets élevés commencent à avoir une influence croissante. À partir d'une certaine hauteur de la tête du leader (hauteur d'orientation), l'intensité du champ dans l'une des directions s'avère la plus grande et le leader est orienté vers l'un des objets au sol. Naturellement, dans ce cas, les objets élevés et les zones de terrain à conductivité accrue sont principalement touchés (susceptibilité sélective). A partir d'objets très hauts, des contre-leaders se développent vers le leader, dont la présence permet d'orienter la foudre vers un objet donné.

Une fois que le canal leader atteint le sol ou le contre-leader, une décharge inverse commence, au cours de laquelle le canal leader acquiert un potentiel presque égal au potentiel de terre. À la tête de la décharge inverse se développant vers le haut, il y a une zone d'intensité de champ électrique accrue, sous l'influence de laquelle se produit une restructuration du canal, accompagnée d'une augmentation de la densité de charge du plasma de 10 ^ 13 - 10 ^14 à 10^16 - 10^19 1/m3, grâce à quoi la conductivité du canal augmente au moins 100 fois. Lors du développement d'une décharge inverse, un courant iM = v traverse le site d'impact, où v est la vitesse de la décharge inverse. Le processus qui se produit pendant la transition de la décharge principale vers la décharge inverse est à bien des égards similaire au processus de court-circuit d'un fil chargé vertical vers la terre.

Si un fil chargé est connecté à la terre via une résistance r, alors le courant au point de mise à la terre est égal à : où z = impédance caractéristique du fil. Ainsi, même lors d'une décharge de foudre, le courant au lieu de l'impact ne sera égal à v que si la résistance de terre est nulle. Lorsque les résistances de mise à la terre sont différentes de zéro, le courant au point d'impact diminue. Il est assez difficile de quantifier cette diminution, car l’impédance des ondes du canal de foudre ne peut être estimée qu’approximativement. Il y a des raisons de croire que l'impédance caractéristique du canal de foudre diminue avec l'augmentation du courant, la valeur moyenne étant d'environ 200 à 300 Ohms. Dans ce cas, lorsque la résistance de terre d'un objet passe de 0 à 30 Ohms, le courant dans l'objet ne change que de 10 %. Dans ce qui suit, nous appellerons de tels objets bien mis à la terre et supposerons que le courant de foudre complet iM = v les traverse. Paramètres de base de la foudre et intensité de l'activité orageuse Les éclairs avec des courants élevés se produisent extrêmement rarement. Ainsi, des éclairs avec des courants de 200 kA se produisent dans 0,7...1,0 % des cas nombre total les rejets observés.

Le nombre de cas de coups de foudre d'une valeur de courant de 20 kA est d'environ 50 %. Par conséquent, il est d'usage de présenter les valeurs d'amplitude des courants de foudre sous forme de courbes de probabilité (fonctions de distribution), pour lesquelles la probabilité d'apparition de courants de foudre avec la valeur maximale est tracée le long de l'axe des ordonnées. Basique caractéristiques quantitatives la foudre est le courant circulant à travers l'objet affecté, caractérisé par la valeur maximale iM, la pente moyenne du front et la durée de l'impulsion ti, qui est égale au temps pendant lequel le courant diminue jusqu'à la moitié de la valeur maximale. Actuellement le plus grand nombre des données sont disponibles sur les valeurs maximales du courant de foudre, dont la mesure est effectuée par le plus simple instruments de mesure- les enregistreurs magnétiques, qui sont des tiges cylindriques constituées de limaille d'acier ou de fils pressés dans du plastique. Les enregistreurs magnétiques sont renforcés à proximité d'objets imposants (paratonnerres, supports de lignes de transmission) et sont situés le long des les lignes électriques champ magnétique, qui se produit lorsque le courant de foudre traverse un objet. Étant donné que des matériaux à force coercitive élevée sont utilisés pour la fabrication des enregistreurs, ils conservent une magnétisation résiduelle importante.

En mesurant cette magnétisation, il est possible de déterminer la valeur maximale du courant magnétisant à l'aide de courbes d'étalonnage. Les mesures avec des enregistreurs magnétiques n'offrent pas une grande précision, mais cet inconvénient est partiellement compensé une somme énorme mesures, qui se comptent actuellement par dizaines de milliers. En plaçant un cadre fermé à une bobine inductive à proximité de l'objet affecté, vous pouvez mesurer la pente du courant de foudre à l'aide d'un enregistreur magnétique placé à l'intérieur de la bobine. Les mesures ont montré que les courants de foudre varient considérablement de quelques kiloampères à des centaines de kiloampères, c'est pourquoi les résultats des mesures sont présentés sous forme de courbes de probabilité (fonctions de distribution) des courants de foudre, sur lesquelles la probabilité que des courants de foudre avec une valeur maximale dépassant la valeur indiquée est portée sur l'axe des abscisses.

En Ukraine, lors du calcul de la protection contre la foudre, la courbe est utilisée. Pour les zones montagneuses, les ordonnées de la courbe sont réduites de 2 fois, car à de courtes distances du sol aux nuages, la foudre se produit avec une densité de charges plus faible en grappes, c'est-à-dire que la probabilité de courants importants diminue. Il est beaucoup plus difficile de déterminer expérimentalement l'intensité et la durée d'une impulsion de courant de foudre, de sorte que la quantité de données expérimentales sur ces paramètres est relativement faible. La durée de l'impulsion du courant de foudre est principalement déterminée par le temps de propagation de la décharge inverse du sol vers le nuage et varie donc dans une plage relativement étroite de 20 à 80-100 μs. La durée moyenne d'une impulsion de courant de foudre est proche de 50 µs, ce qui a déterminé le choix de l'impulsion standard.

Les plus importants du point de vue de l'évaluation de la résistance à la foudre des RES sont : la quantité de charge transférée par la foudre, le courant dans le canal de foudre, le nombre de coups répétés le long d'un canal et l'intensité de l'activité de foudre. Tous ces paramètres ne sont pas déterminés de manière univoque et sont de nature probabiliste. La charge transférée par la foudre fluctue au cours du processus de décharge dans la plage allant de fractions de coulomb à plusieurs dizaines de coulombs. La charge moyenne rejetée dans le sol par des éclairs répétés est de 15 à 25 °C. Considérant qu'en moyenne une décharge de foudre contient trois composants, par conséquent, pendant un composant, environ 5 à 8 C sont transférés au sol. Parmi ceux-ci, environ 60 % de l'accumulation totale de charges donnée s'écoule dans le canal leader, ce qui s'élève à 3 - 5 C. Un coup de foudre sur des zones plates de la surface terrestre porte une charge de 10 à 50 C (en moyenne 25 C), avec des coups de foudre dans les montagnes - une charge de 30 à 100 C (en moyenne 60 C), avec des décharges dans Tours de télévision la charge atteint 160 C.

Lorsque la foudre frappe le sol, la grande majorité (85 à 90 %) transfère une charge négative au sol. La charge s'écoulant dans le sol lors de plusieurs éclairs varie de fractions de coulomb à 100 C ou plus. La valeur moyenne de cette charge est proche de 20 C. La charge libérée dans le sol lors des orages semble jouer un rôle important dans le maintien de la charge négative du sol. L'intensité de l'activité orageuse dans différents régions climatiques varie grandement. En règle générale, le nombre d'orages tout au long de l'année est minime dans les régions du nord et augmente progressivement vers le sud, où l'augmentation de l'humidité de l'air et les températures élevées contribuent à la formation de nuages ​​​​d'orage. Toutefois, cette tendance n’est pas toujours suivie. Il existe des centres d'activité orageuse aux latitudes moyennes (par exemple, dans la région de Kiev), où des conditions favorables sont créées pour la formation d'orages locaux.

L'intensité de l'activité orageuse est généralement caractérisée par le nombre de jours d'orage par an ou par la durée annuelle totale des orages en heures. Dernière caractéristique est plus correct, puisque le nombre de coups de foudre dans le sol ne dépend pas du nombre d'orages, mais de leur durée totale. Le nombre de jours ou d'heures d'orage par an est déterminé sur la base d'observations à long terme de stations météorologiques, dont la généralisation permet de dresser des cartes d'activité orageuse, sur lesquelles sont tracées des lignes d'égale durée d'orages - lignes isokéraniques . La durée moyenne des orages par jour d'orage sur le territoire de la partie européenne de la Russie et de l'Ukraine est de 1,5 à 2 heures.

Les peuples anciens ne considéraient pas toujours les orages et les éclairs, ainsi que le coup de tonnerre qui les accompagnait, comme une manifestation de la colère des dieux. Par exemple, pour les Hellènes, le tonnerre et les éclairs étaient des symboles pouvoir suprême, tandis que les Étrusques les considéraient comme des signes : si un éclair était vu du côté est, cela signifiait que tout irait bien, et s'il brillait à l'ouest ou au nord-ouest, cela signifiait le contraire.

L'idée étrusque a été adoptée par les Romains, convaincus qu'un coup de foudre venant du côté droit était une raison suffisante pour reporter d'un jour tous les projets. Les Japonais avaient une interprétation intéressante des étincelles célestes. Deux vajras (éclairs) étaient considérés comme des symboles d'Aizen-meo, le dieu de la compassion : une étincelle était sur la tête de la divinité, l'autre qu'il tenait dans ses mains, supprimant ainsi tous les désirs négatifs de l'humanité.

La foudre est une énorme décharge électrique, toujours accompagnée d'un éclair et de coups de tonnerre (un canal de décharge brillant ressemblant à un arbre est clairement visible dans l'atmosphère). Dans le même temps, il n’y a presque jamais un seul éclair ; il est généralement suivi de deux ou trois, atteignant souvent plusieurs dizaines d’étincelles.

Ces décharges se forment presque toujours dans des cumulonimbus, parfois dans des nimbostratus de grande taille : la limite supérieure atteint souvent sept kilomètres au-dessus de la surface de la planète, tandis que la partie inférieure peut presque toucher le sol, ne dépassant pas cinq cents mètres. La foudre peut se former à la fois dans un nuage et entre des nuages ​​électrifiés proches, ainsi qu'entre un nuage et le sol.

Un nuage d'orage est constitué de grande quantité vapeur condensée sous forme de banquise (à une altitude supérieure à trois kilomètres, ce sont presque toujours des cristaux de glace, car les températures ici ne dépassent pas zéro). Avant qu’un nuage ne se transforme en orage, les cristaux de glace commencent à se déplacer activement à l’intérieur, et ils sont aidés à se déplacer par les courants ascendants d’air chaud provenant de la surface chauffée.

Les masses d'air transportent vers le haut des morceaux de glace plus petits qui, pendant leur mouvement, entrent constamment en collision avec des cristaux plus gros. En conséquence, les petits cristaux deviennent chargés positivement, tandis que les plus gros deviennent chargés négativement.

Après que les petits cristaux de glace se soient accumulés en haut et les gros en bas, la partie supérieure Le nuage s’avère chargé positivement, celui du bas – négativement. Ainsi, l’intensité du champ électrique dans le nuage atteint des niveaux extrêmement élevés : un million de volts par mètre.

Lorsque ces zones de charges opposées entrent en collision, les ions et les électrons aux points de contact forment un canal à travers lequel tous les éléments chargés se précipitent et une décharge électrique se forme - la foudre. À ce moment-là, une énergie si puissante est libérée que sa force serait suffisante pour alimenter une ampoule de 100 W pendant 90 jours.

Le canal chauffe jusqu'à près de 30 000 degrés Celsius, soit cinq fois la température du Soleil, formant lumière brillante(le flash ne dure généralement que trois quarts de seconde). Une fois le canal formé, le nuage d'orage commence à se décharger : la première décharge est suivie de deux, trois, quatre étincelles ou plus.

Un coup de foudre ressemble à une explosion et provoque la formation d’une onde de choc extrêmement dangereuse pour tout être vivant à proximité du canal. Une onde de choc d'une forte décharge électrique à quelques mètres de distance est tout à fait capable de briser des arbres, de les blesser ou de les commotionner même sans choc électrique direct :

• À une distance allant jusqu'à 0,5 m du canal, la foudre peut détruire des structures faibles et blesser une personne ;
• À une distance allant jusqu'à 5 mètres, les bâtiments restent intacts, mais peuvent briser les vitres et étourdir une personne ;
• Sur longues distances onde de choc conséquences négatives ne porte pas et entre dans onde sonore, connus sous le nom de coups de tonnerre.

Le tonnerre roule

Quelques secondes après l'enregistrement d'un coup de foudre, en raison d'une forte augmentation de la pression le long du canal, l'atmosphère se réchauffe jusqu'à 30 000 degrés Celsius. En conséquence, des vibrations explosives de l’air se produisent et du tonnerre se produit. Le tonnerre et les éclairs sont étroitement liés les uns aux autres : la longueur de la décharge est souvent d'environ huit kilomètres, de sorte que le son provenant de différentes parties arrive à des moments différents, formant des coups de tonnerre.

Fait intéressant, en mesurant le temps qui s'écoule entre le tonnerre et la foudre, vous pouvez découvrir à quelle distance se trouve l'épicentre de l'orage par rapport à l'observateur.

Pour ce faire, il faut multiplier le temps entre l'éclair et le tonnerre par la vitesse du son, qui est de 300 à 360 m/s (par exemple, si l'intervalle de temps est de deux secondes, l'épicentre de l'orage est un peu plus à plus de 600 mètres de l'observateur, et s'il y en a trois - à une distance d'un kilomètre). Cela aidera à déterminer si une tempête s’éloigne ou s’approche.

Boule de feu incroyable

L'un des phénomènes naturels les moins étudiés, et donc les plus mystérieux, est considéré comme la foudre en boule, une boule de plasma lumineuse se déplaçant dans l'air. C'est mystérieux car le principe de formation de la foudre en boule est inconnu à ce jour : malgré le fait qu'il existe grand nombre hypothèses expliquant les raisons de l'apparition de cet étonnant phénomène naturel, chacune d'elles a suscité des objections. Les scientifiques n’ont jamais pu réaliser expérimentalement la formation d’éclairs en boule.

La foudre en boule peut exister pendant longtemps et suivre une trajectoire imprévisible. Par exemple, il est tout à fait capable de planer dans les airs pendant plusieurs secondes, puis de s'élancer sur le côté.

Contrairement à une simple décharge, il n’y a toujours qu’une seule boule de plasma : jusqu’à ce que deux ou plusieurs éclairs enflammés soient détectés simultanément. Les dimensions des éclairs en boule varient de 10 à 20 cm. Les éclairs en boule se caractérisent par des tons blancs, oranges ou bleus, bien que d'autres couleurs, même noires, soient souvent trouvées.

Les scientifiques n'ont pas encore déterminé les indicateurs de température de la foudre en boule : malgré le fait que, selon leurs calculs, elle devrait varier de cent à mille degrés Celsius, les personnes proches de ce phénomène n'ont pas ressenti la chaleur émanant de la boule. foudre.

La principale difficulté dans l'étude de ce phénomène est que les scientifiques sont rarement en mesure d'enregistrer son apparition, et les témoignages oculaires jettent souvent le doute sur le fait que le phénomène qu'ils ont observé était bien la foudre en boule. Tout d’abord, les témoignages diffèrent quant aux conditions dans lesquelles elle est apparue : elle a été aperçue principalement lors d’un orage.

Il existe également des indications selon lesquelles des éclairs en boule peuvent apparaître par beau temps : ils peuvent descendre des nuages, apparaître dans les airs ou apparaître derrière un objet (un arbre ou un poteau).

Un de plus caractéristique la foudre en boule est sa pénétration dans des pièces fermées, elle a même été remarquée dans les cockpits des pilotes (la boule de feu peut pénétrer à travers les fenêtres, descendre dans les conduits de ventilation et même s'envoler des prises ou d'un téléviseur). Des situations ont également été documentées à plusieurs reprises lorsqu'une boule de plasma était fixée à un endroit et y apparaissait constamment.

Souvent, l'apparition de la foudre en boule ne cause pas de problèmes (elle se déplace calmement dans les courants d'air et après un certain temps s'envole ou disparaît). Mais de tristes conséquences ont également été constatées lorsqu'il a explosé, évaporant instantanément le liquide situé à proximité, faisant fondre le verre et le métal.

Dangers possibles

Puisque l'apparition de la foudre en boule est toujours inattendue, lorsque vous voyez ce phénomène unique près de chez vous, l'essentiel est de ne pas paniquer, de ne pas bouger brusquement et de ne courir nulle part : la foudre en feu est très sensible aux vibrations de l'air. Il faut quitter tranquillement la trajectoire du ballon et essayer de s'en éloigner le plus possible. Si une personne est à l'intérieur, vous devez marcher lentement jusqu'à l'ouverture de la fenêtre et ouvrir la fenêtre : il existe de nombreuses histoires lorsqu'une balle dangereuse a quitté l'appartement.

On ne peut rien jeter dans une boule de plasma : elle est tout à fait capable d'exploser, ce qui entraîne non seulement des brûlures ou une perte de conscience, mais aussi un arrêt cardiaque. S'il arrive que la boule électrique attrape une personne, vous devez la déplacer dans une pièce aérée, l'envelopper chaudement, effectuer un massage cardiaque, pratiquer la respiration artificielle et appeler immédiatement un médecin.

Que faire en cas d'orage

Lorsqu'un orage commence et que vous voyez des éclairs approcher, vous devez vous abriter et vous cacher des intempéries : un coup de foudre est souvent mortel, et si les gens survivent, ils restent souvent handicapés.

S'il n'y a pas de bâtiments à proximité et qu'une personne est sur le terrain à ce moment-là, elle doit tenir compte du fait qu'il est préférable de se cacher d'un orage dans une grotte. Et ici grands arbres il est conseillé d'éviter : la foudre frappe généralement la plus grande plante, et si les arbres sont de même hauteur, elle frappe celle qui conduit le mieux l'électricité.

Pour protéger un bâtiment ou une structure autonome de la foudre, un mât élevé est généralement installé à proximité, au sommet duquel se trouve une tige métallique pointue solidement reliée à un fil épais ; à l'autre extrémité se trouve un objet métallique enfoui profondément. dans le sol. Le schéma de fonctionnement est simple : la tige d'un nuage d'orage est toujours chargée d'une charge opposée au nuage, qui, circulant le long du fil souterrain, neutralise la charge du nuage. Cet appareil s'appelle un paratonnerre et est installé sur tous les bâtiments des villes et autres établissements humains.

Tout récemment, le ciel clair et dégagé était couvert de nuages. Les premières gouttes de pluie tombèrent. Et bientôt les éléments démontrèrent leur pouvoir sur la terre. Le tonnerre et les éclairs transpercèrent le ciel orageux. D’où viennent de tels phénomènes ? Depuis de nombreux siècles, l’humanité y voit une manifestation de la puissance divine. Aujourd'hui, nous connaissons l'apparition de tels phénomènes.

Origine des nuages ​​d'orage

Les nuages ​​apparaissent dans le ciel à cause de la condensation qui s'élève au-dessus du sol et flottent dans le ciel. Les nuages ​​sont plus lourds et plus gros. Ils apportent avec eux tous les « effets spéciaux » liés au mauvais temps.

Les nuages ​​d'orage diffèrent des nuages ​​​​ordinaires en ce sens qu'ils sont chargés d'électricité. De plus, il existe des nuages ​​​​avec une charge positive et des nuages ​​​​avec une charge négative.

Pour comprendre d'où viennent le tonnerre et les éclairs, vous devez vous élever plus haut au-dessus du sol. Dans le ciel, où il n’y a aucun obstacle au vol libre, les vents soufflent plus fort qu’au sol. Ce sont eux qui provoquent la charge dans les nuages.

L’origine du tonnerre et des éclairs peut s’expliquer par une seule goutte d’eau. Il a une charge électrique positive au centre et une charge négative à l’extérieur. Le vent le brise en morceaux. L’un d’eux reste avec une charge négative et a moins de poids. Des gouttes plus lourdes chargées positivement forment les mêmes nuages.

Pluie et électricité

Avant que le tonnerre et les éclairs n’apparaissent dans un ciel orageux, le vent sépare les nuages ​​en nuages ​​chargés positivement et négativement. La pluie qui tombe sur le sol emporte avec elle une partie de cette électricité. Une attraction se forme entre le nuage et la surface de la terre.

La charge négative du nuage va attirer la charge positive au sol. Cette attraction sera répartie uniformément sur toutes les surfaces surélevées et conductrices de courant.

Et maintenant, la pluie crée toutes les conditions pour l'apparition du tonnerre et des éclairs. Plus l’objet est haut par rapport au nuage, plus il est facile pour la foudre de le traverser.

Origine de la foudre

La météo a préparé toutes les conditions qui permettront à tous ses effets de se manifester. Elle a créé les nuages ​​d’où proviennent le tonnerre et les éclairs.

Un toit chargé d’électricité négative attire la charge positive de l’objet le plus exalté. Son électricité négative ira dans le sol.

Ces deux opposés ont tendance à s’attirer. Plus il y a d’électricité dans un nuage, plus il y en a dans l’objet le plus élevé.

En s'accumulant dans un nuage, l'électricité peut traverser la couche d'air située entre elle et l'objet, et des éclairs étincelants apparaîtront et le tonnerre tonnera.

Comment se développe la foudre

Lorsqu’un orage fait rage, les éclairs et le tonnerre l’accompagnent sans cesse. Le plus souvent, l’étincelle provient d’un nuage chargé négativement. Il se développe progressivement.

Tout d’abord, un petit flux d’électrons s’écoule du nuage via un canal dirigé vers le sol. A cet endroit du nuage, les électrons se déplaçant à grande vitesse s'accumulent. Pour cette raison, les électrons entrent en collision avec les atomes d’air et les brisent. Des noyaux individuels sont obtenus, ainsi que des électrons. Ces derniers se précipitent également au sol. Pendant qu'ils se déplacent le long du canal, tous les électrons primaires et secondaires divisent à nouveau les atomes d'air qui se dressent sur leur chemin en noyaux et en électrons.

L'ensemble du processus ressemble à une avalanche. Il évolue vers le haut. L'air se réchauffe et sa conductivité augmente.

De plus en plus d’électricité provenant des nuages ​​s’écoule vers le sol à une vitesse de 100 km/s. A ce moment, la foudre se dirige vers le sol. Le long de cette route tracée par le leader, l'électricité commence à circuler encore plus vite. Une décharge d’une force énorme se produit. Atteignant son apogée, le débit diminue. Le canal, chauffé par un courant si puissant, brille. Et les éclairs deviennent visibles dans le ciel. Une telle décharge ne dure pas longtemps.

Après la première décharge, une seconde suit souvent le long d'un canal aménagé.

Comment apparaît le tonnerre ?

Le tonnerre, les éclairs et la pluie sont indissociables lors d’un orage.

Le tonnerre se produit pour la raison suivante. Le courant dans le canal de foudre est généré très rapidement. L'air devient très chaud. Cela le fait s'étendre.

Cela arrive si vite que cela ressemble à une explosion. Un tel choc secoue violemment l’air. Ces fluctuations conduisent à l'apparition bruit fort. C'est de là que viennent les éclairs et le tonnerre.

Dès que l’électricité du nuage atteint le sol et disparaît du canal, elle se refroidit très rapidement. La compression de l’air provoque également le tonnerre.

Plus il y a d'éclairs qui traversent le canal (il peut y en avoir jusqu'à 50), plus les tremblements d'air sont longs. Ce son est réfléchi par les objets et les nuages, et un écho se produit.

Pourquoi y a-t-il un intervalle entre les éclairs et le tonnerre ?

Lors d’un orage, les éclairs sont suivis du tonnerre. Son retard dû à la foudre est dû aux différentes vitesses de leur mouvement. Le son se déplace à une vitesse relativement faible (330 m/s). C'est seulement 1,5 fois plus rapide que le mouvement d'un Boeing moderne. La vitesse de la lumière est bien supérieure à la vitesse du son.

Grâce à cet intervalle, il est possible de déterminer à quelle distance se trouvent les éclairs et le tonnerre de l'observateur.

Par exemple, si 5 s s'écoulent entre l'éclair et le tonnerre, cela signifie que le son a parcouru 330 m 5 fois. En multipliant, il est facile de calculer que l'éclair de l'observateur était à une distance de 1650 M. Si un orage passe à moins de 3 km d'une personne, il est considéré comme proche. Si la distance, conformément à l'apparition des éclairs et du tonnerre, est plus grande, alors l'orage est éloigné.

L'éclair en chiffres

Le tonnerre et les éclairs ont été modifiés par les scientifiques et les résultats de leurs recherches sont présentés au public.

Il a été constaté que la différence de potentiel précédant la foudre atteint des milliards de volts. L'intensité du courant au moment de la décharge atteint 100 000 A.

La température dans le canal atteint 30 000 degrés et dépasse la température à la surface du Soleil. Des nuages ​​au sol, la foudre se propage à une vitesse de 1 000 km/s (en 0,002 s).

Le canal interne par lequel circule le courant ne dépasse pas 1 cm, bien que celui visible atteint 1 m.

Il y a environ 1 800 orages qui se produisent continuellement dans le monde. La probabilité d'être tué par la foudre est de 1 : 2 000 000 (la même chose que de mourir en tombant du lit). La chance de voir des éclairs en boule est de 1 sur 10 000.

Foudre en boule

En route pour étudier l'origine du tonnerre et des éclairs dans la nature, le plus phénomène mystérieux un éclair en boule apparaît. Ces décharges ardentes rondes n’ont pas encore été entièrement étudiées.

Le plus souvent, la forme d'un tel éclair ressemble à une poire ou à une pastèque. Cela dure jusqu'à plusieurs minutes. Apparaît à la fin d'un orage sous forme de touffes rouges de 10 à 20 cm de diamètre. Le plus gros éclair en boule jamais photographié mesurait environ 10 m de diamètre. Il émet un bourdonnement et un sifflement.

Il peut disparaître doucement ou avec un léger fracas, laissant une odeur de brûlé et de la fumée.

Le mouvement de la foudre ne dépend pas du vent. Ils sont attirés dans les espaces clos par les fenêtres, les portes et même les fissures. S'ils entrent en contact avec une personne, ils provoquent de graves brûlures et peuvent être mortels.

Jusqu’à présent, les raisons de l’apparition de la foudre en boule étaient inconnues. Cependant, cela ne prouve pas son origine mystique. Des recherches sont en cours dans ce domaine pour expliquer l'essence de ce phénomène.

En vous familiarisant avec des phénomènes tels que le tonnerre et la foudre, vous pourrez comprendre le mécanisme de leur apparition. Il s’agit d’un processus physique et chimique cohérent et plutôt complexe. C’est l’un des phénomènes naturels les plus intéressants qui se produisent partout et qui affectent donc presque toutes les personnes sur la planète. Les scientifiques ont résolu les mystères de presque tous les types d’éclairs et les ont même mesurés. La foudre en boule est aujourd'hui le seul mystère non résolu de la nature dans le domaine de la formation de tels phénomènes naturels.

Vous êtes-vous déjà demandé pourquoi les oiseaux s'assoient sur des fils à haute tension et pourquoi une personne meurt lorsqu'elle touche les fils ? Tout est très simple - ils sont assis sur un fil, mais aucun courant ne traverse l'oiseau, mais si l'oiseau bat des ailes en touchant simultanément deux phases, il mourra. Habituellement, les grands oiseaux comme les cigognes, les aigles et les faucons meurent de cette façon.

De même, une personne peut toucher une phase et rien ne lui arrivera si aucun courant ne la traverse ; pour cela, vous devez porter des bottes en caoutchouc et Dieu vous préserve de toucher un mur ou du métal.

Le courant électrique peut tuer une personne en une fraction de seconde ; il frappe sans avertissement. La foudre frappe la Terre cent fois par seconde et plus de huit millions de fois par jour. Cette force de la nature est cinq fois plus chaude que la surface du soleil. La décharge électrique frappe avec une force de 300 000 ampères et un million de volts en une fraction de seconde. DANS Vie courante nous pensons pouvoir contrôler l’électricité qui alimente nos maisons, nos lumières extérieures et maintenant nos voitures. Mais l’électricité sous sa forme originale ne peut être contrôlée. Et la foudre, c’est de l’électricité à grande échelle. Et pourtant, la foudre reste un grand mystère. Elle peut frapper de manière inattendue et sa trajectoire peut être imprévisible.

La foudre dans le ciel ne fait pas de mal, mais un éclair sur dix frappe la surface de la terre. La foudre est divisée en plusieurs branches, chacune étant capable de frapper une personne située à l'épicentre. Lorsqu'une personne est frappée par la foudre, le courant peut passer d'une personne à une autre si elles entrent en contact.

Il y a une règle de trente et trente : si vous voyez des éclairs et entendez le tonnerre moins de trente secondes plus tard, vous devez vous mettre à l'abri, puis vous devez attendre trente minutes après le dernier coup de tonnerre avant de sortir. Mais la foudre n’obéit pas toujours à un ordre strict.

Il existe un phénomène atmosphérique tel que le tonnerre parmi ciel clair. Souvent, la foudre, sortant d'un nuage, parcourt jusqu'à seize kilomètres avant de frapper le sol. En d’autres termes, la foudre peut apparaître de nulle part. La foudre a besoin de vent et d’eau. Lorsque des vents forts soulèvent de l’air humide, les conditions sont créées pour que des orages destructeurs se produisent.

Il est impossible de décomposer en composants quelque chose qui tient en un millionième de seconde. Une fausse croyance est que nous voyons la foudre lorsqu'elle se déplace vers le sol, mais ce que nous voyons en réalité, c'est le chemin de retour de la foudre vers le ciel. La foudre n’est pas une frappe unidirectionnelle sur le sol, mais plutôt un anneau, un chemin dans deux directions. L’éclair que nous voyons est ce qu’on appelle le coup de retour, la phase finale du cycle. Et lorsque le retour de la foudre réchauffe l’air, sa carte de visite apparaît : le tonnerre. Le chemin de retour de la foudre est la partie de la foudre que nous voyons comme un éclair et que nous entendons comme le tonnerre. Un courant inverse de milliers d’ampères et de millions de volts se précipite du sol vers le nuage.

La foudre électrocute régulièrement les personnes à l’intérieur. Il peut pénétrer dans une structure de différentes manières, par les tuyaux d’évacuation et les conduites d’eau. La foudre peut pénétrer dans le câblage électrique dont l'intensité du courant dans une maison ordinaire n'atteint pas deux cents ampères et surcharge le câblage électrique par sauts de vingt mille à deux cent mille ampères. Le chemin le plus dangereux de votre maison mène peut-être directement à votre main via le téléphone. Près des deux tiers des chocs électriques en intérieur se produisent lorsque des personnes décrochent un téléphone fixe lors d'un éclair. Les téléphones sans fil sont plus sûrs pendant les orages, mais la foudre peut électrocuter une personne se trouvant à proximité de la base du téléphone. Même un paratonnerre ne peut pas vous protéger de tous les éclairs, puisqu’il n’est pas capable d’attraper la foudre dans le ciel.

À propos de la nature de la foudre

Il existe plusieurs théories différentes expliquant l’origine de la foudre.

Généralement, la partie inférieure du nuage porte une charge négative et la partie supérieure une charge positive, ce qui fait du système nuage-sol une sorte de condensateur géant.

Quand la différence potentiels électriques devient suffisamment important, une décharge appelée éclair se produit entre le sol et le nuage, ou entre deux parties du nuage.

Est-il dangereux d'être dans une voiture pendant la foudre ?

Dans l’une de ces expériences, un éclair mortel artificiel d’un mètre de long était dirigé vers le toit en acier d’une voiture dans laquelle se trouvait une personne. La foudre a traversé le boîtier sans blesser personne. Comment est-ce arrivé? Étant donné que les charges d’un objet chargé se repoussent, elles ont tendance à s’éloigner le plus possible.

Dans le cas d'un cylindre pi à bille mécanique creux, les charges sont réparties sur la surface extérieure de l'objet. De même, si la foudre frappe le toit métallique d'une voiture, alors les électrons répulsifs se propageront extrêmement rapidement sur la surface de la voiture et traverser son corps dans le sol. Par conséquent, la foudre le long de la surface d’une voiture métallique pénètre dans le sol et ne pénètre pas à l’intérieur de la voiture. Pour la même raison, une cage métallique constitue une parfaite protection contre la foudre. À la suite d'un éclair artificiel frappant une voiture avec une tension de 3 millions de volts, le potentiel de la voiture et du corps de la personne qui s'y trouve augmente jusqu'à près de 200 000 volts. La personne ne ressent pas le moindre signe de choc courant électrique, puisqu'il n'y a aucune différence potentielle entre les points de son corps.

Cela signifie que séjourner dans un bâtiment bien relié à la terre et doté d'une charpente métallique, comme il y en a beaucoup dans les villes modernes, protège presque entièrement contre la foudre.

Comment expliquer que les oiseaux s'assoient sur les fils en toute sérénité et en toute impunité ?

Le corps d'un oiseau assis est comme une branche d'une chaîne (connexion parallèle). La résistance de cette branche avec l'oiseau est bien supérieure à la résistance du fil entre les pattes de l'oiseau. Par conséquent, la force actuelle dans le corps de l’oiseau est négligeable. Si un oiseau, assis sur un fil, touchait le poteau avec son aile ou sa queue, ou autrement connecté au sol, il serait instantanément tué par le courant qui le traverserait dans le sol.

Faits intéressants sur la foudre

La longueur moyenne des éclairs est de 2,5 km. Certaines décharges s'étendent jusqu'à 20 km dans l'atmosphère.

La foudre est bénéfique : elle parvient à extraire de l’air des millions de tonnes d’azote, à le lier et à l’envoyer dans le sol, fertilisant ainsi le sol.

Les éclairs de Saturne sont un million de fois plus puissants que ceux de la Terre.

Une décharge de foudre se compose généralement de trois décharges répétées ou plus – des impulsions suivant le même chemin. Les intervalles entre les impulsions successives sont très courts, de 1/100 à 1/10 s (c'est ce qui provoque le scintillement des éclairs).

Environ 700 éclairs sur Terre chaque seconde. Centres mondiaux d'orages : île de Java - 220, Afrique équatoriale - 150, sud du Mexique - 142, Panama - 132, centre du Brésil - 106 jours d'orage par an. Russie : Mourmansk - 5, Arkhangelsk - 10, Saint-Pétersbourg - 15, Moscou - 20 jours d'orage par an.

L'air dans la zone du canal de foudre se réchauffe presque instantanément jusqu'à une température de 30 000 à 33 000 ° C. En moyenne, environ 3 000 personnes meurent chaque année à cause de la foudre dans le monde.

Les statistiques montrent que toutes les 5 000 à 10 000 heures de vol, un éclair frappe un avion ; heureusement, presque tous les avions endommagés continuent de voler.

Malgré le pouvoir écrasant de la foudre, s’en protéger est assez simple. Lors d'un orage, vous devez immédiatement quitter les zones ouvertes, en aucun cas vous cacher sous des arbres isolés, ni vous trouver à proximité de hauts mâts et de lignes électriques. Vous ne devez pas tenir d'objets en acier dans vos mains. De plus, pendant les orages, vous ne pouvez pas utiliser les communications radio ni les téléphones portables. Les téléviseurs, radios et appareils électriques doivent être éteints à l’intérieur.

Les paratonnerres protègent les bâtiments des dommages causés par la foudre pour deux raisons : ils permettent à la charge induite sur le bâtiment de s'écouler dans l'air, et lorsque la foudre frappe le bâtiment, ils l'emportent dans le sol.

Si vous vous trouvez dans un orage, évitez de vous abriter près d’arbres isolés, de haies, d’endroits surélevés et de vous trouver dans des espaces ouverts.

La foudre est une puissante décharge d’énergie électrique. La nature de son apparition réside dans la forte électrification des nuages ​​​​ou la surface de la terre. Pour cette raison, les décharges se produisent dans les nuages ​​eux-mêmes, ou entre deux nuages ​​adjacents, ou encore entre un nuage et le sol. La plupart des gens ont peur des orages. Le phénomène est vraiment effrayant. Des nuages ​​sombres couvrent le soleil, le tonnerre gronde, des éclairs et de fortes pluies tombent. Mais d'où vient la foudre, comment expliquer à un enfant ce qui se passe là-haut ?

D'où viennent le tonnerre et les éclairs - explication pour les enfants

Le tonnerre gronde et des éclairs apparaissent. Le processus d’apparition de la foudre est divisé entre le premier coup et tous les suivants. La raison en est que le choc primaire crée un chemin de décharge électrique. Une décharge négative s'accumule au bas du nuage.

Et la surface de la Terre a une charge positive. Pour cette raison, les électrons situés dans le nuage sont attirés vers le sol et se précipitent vers le bas. Dès que les premiers électrons atteignent la surface de la terre, un canal libre pour le passage des décharges électriques est créé, à travers lequel les électrons restants se précipitent. Les électrons proches du sol sont les premiers à quitter le canal. D'autres se précipitent pour prendre leur place. Une condition est créée dans laquelle toute la décharge d’énergie négative sort du nuage, créant un puissant flux d’électricité dirigé vers le sol. C’est à un tel moment qu’un éclair est possible, accompagné d’un coup de tonnerre.

D'où vient la foudre en boule ?

La foudre est-elle appelée foudre en boule ? Un tel éclair est considéré type particulier, représente flotter dans les airs boule lumineuse. Sa taille est de dix à vingt centimètres, la couleur est bleue, orange ou blanche. La température d'une telle boule est si élevée que si elle se rompt de manière inattendue, le liquide qui l'entoure s'évapore et les objets en métal ou en verre fondent.

Une telle balle peut exister longtemps. Lorsqu'il se déplace, il peut changer de direction de manière inattendue, planer dans les airs pendant plusieurs secondes ou s'écarter brusquement d'un côté.

Les éclairs en boule se forment le plus souvent lors d’un orage, mais il arrive parfois qu’ils se produisent par temps ensoleillé. Son apparition se produit en un seul exemplaire, de manière inattendue. La balle est capable de descendre des nuages, apparaissant dans les airs derrière un pilier ou un arbre de manière tout à fait inattendue. Elle est capable d'entrer dans un espace confiné via une prise ou un téléviseur.

D'où viennent le tonnerre et les éclairs ?

Les éléments ont besoin de certaines circonstances pour manifester leur puissance. Les nuages ​​électrifiés créent des éclairs. Mais pour percer la couche atmosphérique, tous les nuages ​​ne contiennent pas suffisamment d’énergie pour cela. Un nuage dont la hauteur atteint plusieurs milliers de mètres sera considéré comme un orage. Le bas du nuage est situé près de la surface de la terre, le régime de température y est plus élevé que dans la partie supérieure du nuage, où les gouttelettes d'eau peuvent geler.

Les masses d'air sont en mouvement constant. L'air chaud monte et descend. Lorsque les particules bougent, elles s’électrifient. DANS diverses pièces les nuages ​​accumulent un potentiel inégal. Lorsqu'une valeur critique est atteinte, un éclair se produit, accompagné de coups de tonnerre.

Foudre dangereuse

Habituellement, le premier coup est suivi d'un second. Cela est dû au fait que les électrons du premier éclair ionisent l’air, créant ainsi la possibilité d’un deuxième passage d’électrons. Par conséquent, des épidémies ultérieures se produisent presque sans interruption, frappant au même endroit. La foudre sortant d'un nuage peut causer des dommages importants à son environnement. decharge electrique pour une personne. Même si son coup est proche, les conséquences affecteront négativement votre santé.

Lors d’un orage, vous devez être à terre, aussi près que possible de la surface de la terre. Il est déconseillé d'utiliser des appareils mobiles.