MODULE METEOROLOGIE : COMPRENDRE LA FOUDRE

Introduction

Aujourd'hui, vous aviez prévu d'aller randonner, mais le site de météosuisse vous prédit des orages et vos proches vous conseillent d'annuler, à cause des risques de foudre. Déçu.e, vous décidez de mettre à profit cette journée pour mieux comprendre. La foudre, c'est quoi en fait? Partons observer de plus près ce phénomène.... de loin, grâce à un micromonde !

Objectifs

Au travers de cette leçon, vous allez apprendre ce qu'est la foudre et quels sont les paramètres de l'environnement qui l'influencent. Vous allez explorer à votre rythme les caractéristiques de ce phénomène, par l'utilisation d'une simulation accompagnée d'activités spécifiques.

Le modèle

Le processus de formation de la foudre comprend deux phases : (1) la production d'un champ électrique et (2) l'ionisation de l'air pour créer l'éclair. Ce modèle porte sur la deuxième phase. La foudre est un phénomène naturel très complexe et pour le comprendre, il faut posséder des connaissances poussées en électricité et thermodynamique. Dans ce modèle, ces parties ont été simplifiées : nous allons nous intéresser aux interactions et influences d'éléments extérieurs sur de petites charges, produisant des éclairs.


Nous vous proposons 3 activités pour comprendre le phénomène en faisant varier les paramètres du monde.


Tous les principes de création de la foudre et les détails du modèle sont disponibles sur la page Principes . Commencez par vous familiariser avec ces principes, puis passez aux activités ci-dessous.

Activité 1

Découverte

Découvrez le monde en faisant varier les quatre paramètres du modèle. Nous vous conseillons de garder trois paramètres stables et de faire varier le dernier pour identifier son influence sur la création de la foudre.

Activité 2

Objets : nombre, taille et position

Mettez les trois premiers paramètres à 5 et la poussière à 2400. Lancez la simulation, observez ce qu'il se passe. Faites-le au moins cinq fois en observant les différences à chaque réinitialisation. Que constatez-vous? En gardant les autres paramètres stables, faites varier la nombre d'arbres. Qu'est-ce que cela change ?

Activité 3

Impuretés

Gardez les trois premiers paramètres à 5 et faites varier la quantité de poussière dans le ciel. Comment est-ce que cela influence la formation de la foudre?

Questions

Utilisez le modèle pour répondre aux questions suivantes :

  1. Comment la force du champ impacte-t-elle la création de la foudre ?
  2. Est-ce que la position des arbres (objets) influence la foudre et si oui, comment ?
  3. En quoi est-ce que la force du champ et la taille du nuage sont liées? ?

Réponses

(1) Selon la force du champ, il y a davantage de step leaders qui sont emis par le nuage, donc d'autant plus de chance que l'un deux génére la foudre. Cela dit, attention, même avec un seul départ, il peut y avoir production de foudre.


(2) Plus il y a d'arbre, plus il y a des streamers qui montent vers les step leaders, donc plus il y a de chance que la foudre frappe. Raison pour laquelle, il est toujours déconseillé de se réfugier sous un arbre lors d'un orage. La position des arbres joue aussi un rôle : plus ils sont espacés, moins il n'y a de chance pour qu'ils soient foudroyés.


(3) oui! dans un grand nuage avec une champ magnétique faible, il y a peu de chance que les ions parviennent à se créer un chemin jusqu'à la terre. Alors que dans un petit nuage, la concentration le lui permet.