Fabre Maxime,, Urbaneja Dorian, Salib jérémy
L1
LA FOUDRE, UN PHÉNOMÈNE VISIBLE MAIS AUSSI AUDIBLE
PLAN• Introduction
• I) Formation des orages
• II) Phénomènes physiques
• Les éclairs
• Le tonnerre
• III) Les applications
• Récupération de l’énergie
• La machine de Wimshurst
• Conclusion
INTRODUCTION
• L'homme a toujours été fasciné par la foudre -> dimension mythique
• À partir du XXème siècle l'étude de la foudre devient une science
• Volonté de comprendre ce phénomène physique
• Orages indispensables
• Assurent le maintient du champ électrique de notre planète
I) FORMATION DES ORAGES – FORMATION D’UN CUMULONIMBUS
• Instabilité dans l’air
• Montée de l’air chaud refroidissement
• Condensation vapeur d’eau
I) FORMATION DES ORAGES – LE NUAGE ACCUMULE DE L'EAU
• Dégagement de chaleur qui se transmet à l'air
• Etat d’équilibre dans la troposphère
• Peut culminer jusqu’à 14km d’altitude
• Production de grêle
I) FORMATION DES ORAGES – L'ÉLECTRISATION DU NUAGE
• Phénomène d'électrisation par frottements
• Charges positives en haut du nuage et charges négatives en bas
• Excès de charges négatives se massant à la base du cumulonimbus
• Sol se charge positivement
II) LA VOIX ET L’IMAGE
• Eclairs, phénomènes visibles
• Les signes précurseurs de la foudre
• Différents types d’éclairs
• Tonnerre, phénomène audible
• Causes
• Du roulement de tambour aux grondements sourds
II) LES ÉCLAIRS - LES SIGNES PRÉCURSEURS DE LA FOUDRE
• Déplacements des traceurs qui ionisent l ’atmosphère
• Canal ionisé s’établi entre le sol et le nuage
• Une ou plusieurs décharges se produisent
II) LES ÉCLAIRS - CARACTÉRISTIQUES
• 30.000 degrés autour du traceur
• Peut atteindre 40.000km/h
• Canal de 2 à 3 centimètres
• Intensité de 30.000 ampères pour une tension de 100 millions de volts
II) LES ÉCLAIRS – POURQUOI SONT-ILS VISIBLES?
• Gaz sur le trajet de la décharge électrique surchauffés et ionisés, ils émettent alors de la lumière
• Teinte exacte de l'éclair dépend de plusieurs facteurs :
• La densité de courant
• La distance à l'éclair
• Les différentes particules présentes dans l'atmosphère
II) LES ÉCLAIRS – DIFFÉRENTS TYPES
• Les éclairs inter-nuageux
• Les éclairs intra-nuageux
• Les éclairs nuages/sol
• Avec 3 différentes classifications
II) LE TONNERRE - CAUSES
• Les gaz sont surchauffés à près de 30 000°C
• Variation de la température dilatation brutale de l'air
• Formation d’ondes de choc
II) LE TONNERRE - DU ROULEMENT DE TAMBOUR AUX GRONDEMENTS SOURDS
• Impact proche, le bruit est court et intense
• Réflexions multiples du bruit, sur les nuages par exemple, peuvent contribuer à allonger la durée du tonnerre
• Les différentes fréquences de l'onde sonore produite par l'éclair ne se propagent pas toutes de la même façon:
• Les fréquences les plus hautes sont anisotropes
• Les fréquences les plus basses se propagent de la même façon dans toutes les directions.
II) LE TONNERRE – CALCUL DE LA DISTANCE D’UN ÉCLAIR
• Calcul des secondes entre éclair et tonnerre
• Divise le résultat par 3 car :
• considère le vue de l’éclair comme instantané (300 000 km/s : vitesse de la lumière)
• Vitesse du son : 340 m/s
-> en 3 s : le son parcourt 1020 m (soit environ 1km)
• Calcul approximatif
III) APPLICATION – RÉCUPÉRATION DE L’ÉNERGIE
• E = P x t (formule du calcul de l’énergie en électricité)
• Éclairs :
• grande puissance
• durée moyenne : 25 microsecondes
• Sur un an (moyenne de 1 millions d’éclairs) -> 5000 foyers
• Puissance nettement inférieur aux centrales nucléaires
• Problèmes :
• Stockage de l’énergie
• Infrastructure invraisemblable
III) APPLICATION – MACHINE DE WIMSHURST
• Permet la création d’arcs électriques
• Composé de secteurs, de balais métalliques et de condensateurs
• Lors de la rotation les balais arrachent des électrons aux secteurs
• Ces électrons sont stockés dans les condensateurs
• Ils forment un arc électrique quand il y a assez d’énergie
CONCLUSION
• Nos connaissances sur les éclairs ont évolué pendant le 20e siècle
• Différents types d’éclairs
• Phénomène physique commun
• La récupération/utilisation de l’énergie des éclairs n’est pas réalisable actuellement
