Temps violent 101
Types de foudre
La plupart des éclairs commencent à lintérieur dun orage et se propagent le nuage. Il peut alors rester dans le nuage ou continuer à voyager en plein air et éventuellement au sol. Il y a environ 5 à 10 fois plus déclairs qui restent dans le nuage quil y a déclairs qui se déplacent vers le sol, mais les tempêtes individuelles peuvent avoir plus ou moins déclairs atteignant le sol. La foudre peut frapper là où il ne pleut pas, ou même avant que la pluie n’atteigne le sol!
Flashs nuage-sol
Distribution de charge dans un nuage dorage typique
La foudre monte ou descend? Les flashs peuvent frapper le sol de deux manières: naturellement vers le bas (ceux qui se produisent en raison dune électrification normale dans lenvironnement), et artificiellement déclenchés ou déclenchés vers le haut. La foudre initiée artificiellement est associée à des choses comme des structures très hautes, des fusées et des tours. La foudre déclenchée commence au «sol», qui dans ce cas peut signifier le sommet dune tour, et se déplace vers le haut dans le nuage, tandis que la foudre «naturelle» commence dans le nuage et se déplace vers le sol. La foudre déclenchée vers le haut se produit généralement en réponse à un éclair naturel, mais en de rares occasions, elle peut être «auto-déclenchée» – généralement lors de tempêtes hivernales avec des vents forts. La foudre peut également être déclenchée par un avion volant à travers de forts champs électriques. Si lavion est sous le nuage, alors un flash CG pourrait en résulter.
Dans le type le plus courant déclair nuage-sol (CG), un canal de charge négative, appelé un leader gradué, zigzagera vers le bas en gros Segments de 50 mètres en forme de fourche. Ce guide étagé est invisible à lœil humain et tire au sol en moins de temps quil nen faut pour cligner des yeux. À lapproche du sol, le guide étagé chargé négativement provoque des canaux de banderoles de charge positive pour atteindre vers le haut, normalement à partir dobjets plus grands dans la zone, comme un arbre, une maison ou un poteau de téléphone. Lorsque le leader de charge opposée et la banderole se connectent, un puissant courant électrique commence à circuler. Ce courant de retour de luminosité brillante parcourt environ 60 , 0 00 miles par seconde vers le nuage. Un flash CG négatif consiste en un ou peut-être jusquà 20 coups de retour. Nous voyons la foudre scintiller lorsque le processus se répète rapidement plusieurs fois sur le même chemin. Le diamètre réel du courant du canal de foudre est de un à deux pouces, entouré dune région de particules chargées.
Le flash nuage-sol le plus courant a un chef de file négatif qui se déplace vers le bas à travers le nuage, suivi dun mouvement de retour ascendant. Leffet net de ce flash est dabaisser la charge négative du nuage vers le sol, il est donc communément appelé CG négatif (ou -CG). Moins fréquemment, un leader positif descendant suivi dune course de retour ascendante abaissera la charge positive à la terre, appelée CG positif (ou + CG). Les flashs + CG nont généralement quune seule course de retour, et ils sont plus susceptibles que les -CG davoir un flux de courant soutenu. Certaines tempêtes produisent plus de + CG et, plus souvent, plus de -CG (et certains les deux) à cause des distributions de charge dans les tempêtes. Les tempêtes qui produisent principalement des CG négatifs ont tendance à produire des CG plus tôt dans le cycle de vie de la tempête et produisent beaucoup plus de CG que des tempêtes similaires qui produisent plutôt des CG positifs.
Un « boulon du bleu » est un CG qui commence à lintérieur un nuage, sort du côté de la tempête, puis séloigne horizontalement du nuage avant daller au sol Un éclair bleu peut frapper le sol à un endroit avec un « ciel bleu » au-dessus. Ainsi, même une tempête à 10 km peut être dangereuse.
Flashs dans les nuages
De nombreux éclairs natteignent pas le sol. La plupart dentre eux restent dans le nuage et sont appelés éclairs intra-nuage (IC). Les éclairs de nuages ont parfois des canaux visibles qui sétendent dans lair autour de la tempête (nuage-air ou CA), mais ne heurtent pas le sol. Le terme éclair en feuille est utilisé pour décrire un flash IC intégré dans un nuage qui sallume comme une feuille de luminosité pendant le flash.
Autres termes liés à la foudre
Un terme apparenté, la chaleur de la foudre, est un éclair (IC ou CG) ou un éclairage induit par la foudre qui est trop loin pour que le tonnerre soit entendu . Il peut avoir une couleur rougeâtre (« chaleur »), comme les couchers de soleil, en raison de la diffusion de la lumière bleue. Il existe de nombreuses idées fausses sur la chaleur de la foudre, mais ce nest pas différent de la foudre ordinaire. La foudre peut également se déplacer dun nuage à un autre, ou nuage à nuage (CC). La foudre daraignée fait référence à de longs éclairs se déplaçant horizontalement souvent observés sous les nuages stratiformes. Léclair daraignée est souvent lié à des éclairs + CG.
Événements lumineux transitoires
Les gros orages sont capables de produire dautres types de phénomènes électriques appelés événements lumineux transitoires (TLE) qui se produisent en hauteur dans latmosphère. Ils sont rarement observés visuellement et mal compris. Les TLE les plus courants sont les sprites rouges, les jets bleus et les elfes.
Les sprites peuvent apparaître directement au-dessus dun orage actif sous la forme dune décharge importante mais faible. Ils se produisent généralement en même temps que de puissants coups de foudre positifs en CG. Ils peuvent sétendre jusquà 60 miles du sommet des nuages. Les sprites sont principalement rouges et ne durent généralement pas plus de quelques secondes, et leurs formes sont décrites comme ressemblant à des méduses, des carottes ou des colonnes. Parce que les sprites ne sont pas très lumineux, ils ne peuvent être vus que la nuit. Ils sont rarement vus à lœil nu, ils sont donc le plus souvent photographiés avec des caméras très sensibles.
Fait amusant: les pilotes daéronefs ont parfois signalé avoir vu des éclairs au-dessus des tempêtes pendant de nombreuses années avant que les chercheurs ne documentent des sprites et dautres TLE avec des caméras vidéo sensibles.
Des jets bleus et des jets gigantesques émergent du haut de le nuage dorage, mais ne sont pas directement associés à la foudre nuage-sol. Ils sétendent en cônes étroits qui sétendent et disparaissent à des hauteurs de 25 à 35 milles. Des jets gigantesques vont encore plus haut dans lionosphère. Les jets bleus durent une fraction de seconde et ont été vus par des pilotes.
Les elfes sont en train détendre rapidement des régions en forme de disque de lumière qui peuvent atteindre jusquà 300 miles de diamètre. Ils durent moins dun millième de seconde et se produisent au-dessus de zones de foudre active nuage-sol. Les elfes se produisent lorsquune impulsion électromagnétique énergétique sétend dans lionosphère. Les elfes ont été découverts en 1992 par une caméra vidéo à faible luminosité sur la navette spatiale, et sont maintenant connus pour être associés aux flashs de rayons gamma terrestres (TGF). Les TGF ont été découverts dans les années 2000 par des satellites conçus pour détecter les rayons gamma cosmiques, mais il a été constaté que certains signaux provenaient dorages sur Terre! Le TGF semble provenir de là où de forts champs électriques existent dans une région profonde pour agir comme un accélérateur de particules ensemencé par des particules de rayons cosmiques. Cela peut également produire des faisceaux délectrons relativistes. La foudre normale produit également des rayons X qui peuvent être détectés au sol.
Une illustration de différents types dévénements lumineux transitoires (TLE)