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- Eclairs :Les éclairs sont des violentes décharges qui jaillissent entre des zones de charges électriques opposées. Ils peuvent se produire à l'intérieur du nuage, sous le nuage ou entre le nuage et le sol. Un éclair peut mesurer de 50 mètres à plus de 50 km dans de grosses cellules.Tout commence avec les courants d'air ascendants et descendants à l'intérieur du cumulonimbus qui provoquent des collisions entre les particules d'eau et les cristaux de glace, permettant ainsi la création de charges positives et négatives.Par la suite, les particules les plus légères, chargées positivement, sont portées vers le haut du nuage par les courants ascendants. La matière la plus lourde, chargée négativement, se place dans la partie basse du nuage. La présence des charges négatives située dans la partie inférieure du nuage provoque par influence l'apparition d'une charge positive au niveau du solUne petite quantité de charges positives demeure aussi à la base du nuage.Cela engendre un champ électrique puissant qui peut s'élever jusqu'à 15.000 volts par mètre. En temps normal, le champ atmosphérique est de l'ordre de 100 à 150 V/m. Entre ces différentes charges, des éclairs apparaissent. Ils peuvent être visibles en périphérie du nuage (éclair internuageux) ou sous forme de lueur diffuse à l'intérieur (éclair intranuageux).

Le coup de foudre : De tous les types d'éclair, c'est le seul qui présente un réel danger. La première phase d'un coup de foudre débute toujours par la formation d'une prédécharge appelée traceur descendant ou précurseur, qui progresse par bonds successifs à travers l'air ambiant normalement isolant et en cherchant les chemins de moindre résistance électrique. Lorsqu'elle a pour origine le nuage, cette prédécharge progresse vers le sol tout en se ramifiant.Lorsque la pointe d'un traceur s'approche à quelques dizaines ou centaines de mètres du sol, sous l'effet d'un champ électrique très intense, un ou plusieurs traceurs ascendants ou contre-précurseur, se forment généralement à partir d'une saillie et se dirige dans la direction du traceur descendant.Lorsque l'un des traceurs ascendants rejoint un traceur descendant, la connexion est établie et il s'ensuit un violent court-circuit appelé arc en retour qui va permettre le passage d'un fort courant électrique entre le nuage et le sol à la vitesse de 100.000 km/s.L'intensité de ce courant est comprise entre 3.000 et 300.000 A pour une tension de court-circuit d'au moins 100 millions de volts.La température de l'éclair est supérieure à celle du soleil, 30.000°C pour un diamètre d'arc de 2 à 3 cm.La durée totale d'un coup de foudre, depuis la rupture préliminaire jusqu'à l'extinction de l'éclair est très variable, de quelques dizaines de micro-secondes pour un arc en retour unique à plus d'une seconde pour un coup de foudre contenant plusieurs arcs en retour appelés aussi arcs subséquents. Les coups de foudre sont classés selon le sens du développement du traceur:

Descendant :Ces coups de foudre sont les plus fréquents, 90 % des cas de foudroiement sous les climats tempérés et en zones de plaines.

Ascendant:Il se produit lorsque le champ électrique au sol créé par le nuage est suffisamment intense pour qu'un traceur puisse se développer du sol vers le nuage. Ceci est généralement le cas dès lors qu'il existe au sol des structures de grande hauteur (plusieurs dizaines de mètres). Ce type d'éclair est aussi fréquent dans les régions montagneuses. Ils sont aussi classés selon le sens d'écoulement du courant principal :

Négatif :Il y a émission d'un traceur négatif descendant depuis la charge négative inférieure du nuage. Le champ électrique sur un objet au sol est alors suffisamment renforcé par l'approche du précurseur pour provoquer la naissance d'un "contre-précurseur" positif encore appelé "précurseur de capture". Ce sont les plus fréquents.

Positif :Les éclairs ascendants et descendant positifs sont caractérisés par une seule impulsion de courant initiée depuis la charge positive du nuage. Ils n'ont pas de contre précurseur. Ils sont plus rares mais souvent très puissants. Les éclairs n'ont pas toujours la même couleur, car celle-ci est liée à la composition de l'atmosphère.

Un éclair rouge indique la présence de gouttes d'eau dans les couches d'air.

Un éclair bleu, la présence de grêle.

Un éclair jaune une quantité importante de poussière dans l'atmosphère.

Un éclair blanc le signe d'un air très sec.

On appelle communément éclair de chaleur un éclair provoqué par un nuage d'orage situé à une distance trop grande pour qu'on puisse entendre le tonnerre.

-Tonnerre : Le tonnerre est dû à l'échauffement intense des gaz de l'air au passage de l'intense courant d'arc en retour. L'onde de choc qui se transforme en onde sonore après quelques dizaines de mètres est perçuedifféremment selon que nous sommes proches (claquement sec plutôt aigu) ou éloigné (roulement prolongé et grave) de l'éclair. La forme de l'éclair détermine aussi le type de tonnerre que nous entendons. Un coup de foudre rectiligne et proche se caractérisera par un coup de fouet ou un craquement sec. Un éclair internuageux sinueux et de grande longueur donnera un long roulement de tonnerre. Suivant que nous sommes en plaine ou en montagne le bruit de l'éclair est modifié par la nature du paysage environnent.L'écho est plus important en montagne et renforce le bruit du tonnerre.Le son d'un coup de tonnerre se propageant à environ 340 m/s, et la lumière voyageant à 300 000 km/s, il suffit de diviser par trois le nombre de secondes qui séparent l'éclair du tonnerre, pour obtenir approximativement le nombre de kilomètres qui nous séparent de l'éclair. Le tonnerre est rarement perceptible au-delà de 20 km.

-Grêle :Les gouttelettes d'eau qui se forment à l'intérieur du nuage sont entraînées vers son sommet par les violents courants ascendant et se congèlent (la température peut être inférieure à -40°C au sommet d'un cumulonimbus).Leur masse augmentant, les cristaux de glace redescendent vers le bas du nuage.Les courants ascendants vont à nouveau capturer ce minuscule glaçon et le renvoyer au sommet du nuage à plus de quarante kilomètres heure (40 km/h),Pendant son parcours à l'intérieur du nuage le grêlon grossit grâce aux gouttelettes d'eau qu'il rencontre à son passage. Le poids et la vitesse des grêlons devenant à la longue trop importants pour rester en suspension, ils sont alors éjectés par le haut du nuage pour retomber au sol à une vitesse de 100 km/h.Dans de rares cas, il arrive que la grêle tombe dans un ciel faiblement nuageux un peu à l'avant du cœur de l'orage, dans ce cas les grêlons tombent directement depuis l'enclume.La taille des grêlons dépend directement de la puissance des courants ascendants, donc du nombre de cycles à l'intérieur des nuages.En climat tempéré, seulement 10% des orages produisent de la grêle.La taille d'un grêlon normal varie entre 1 et 2 cm de diamètre. Le record observé a été enregistré en 1928, au Nebraska, il est tombé des grêlons de 44 cm pesant 744 grammes.

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