La foudre est l’un des plus beaux spectacles de la nature. C’est aussi l’un des phénomènes naturels les plus mortels connus de l’homme. Avec des températures de boulons plus chaudes que la surface du soleil et des ondes de choc se propageant dans toutes les directions, la foudre est une leçon de science physique et d’humilité.

Au delà de sa puissante beauté, la foudre présente à la science l’un de ses plus grands mystères locaux : Comment fonctionne-t-elle ? Il est de notoriété publique que la foudre est générée dans des systèmes orageux chargés électriquement, mais la méthode de charge des nuages reste encore insaisissable. Dans cet article, nous allons examiner la foudre de l’intérieur pour que vous puissiez comprendre ce phénomène.

La foudre commence par un processus moins mystérieux : le cycle de l’eau. Pour bien comprendre le fonctionnement du cycle de l’eau, nous devons d’abord comprendre les principes de l’évaporation et de la condensation.

L’évaporation est le processus par lequel un liquide absorbe la chaleur et se transforme en vapeur. Un bon exemple est une flaque d’eau après une averse. Pourquoi la flaque d’eau s’assèche-t-elle ? L’eau de la flaque absorbe la chaleur du soleil et de l’environnement et s’échappe sous forme de vapeur. « Échapper » est un bon terme à utiliser pour parler de l’évaporation. Lorsque le liquide est soumis à la chaleur, ses molécules se déplacent plus rapidement. Certaines d’entre elles peuvent se déplacer assez rapidement pour se détacher de la surface du liquide et transporter la chaleur sous forme de vapeur ou de gaz. Une fois libérée des contraintes du liquide, la vapeur commence à s’élever dans l’atmosphère.

La condensation est le processus par lequel une vapeur ou un gaz perd de la chaleur et se transforme en liquide. Chaque fois que la chaleur est transférée, elle passe d’une température plus élevée à une température plus basse. Un réfrigérateur utilise ce concept pour refroidir vos aliments et vos boissons. Il fournit un environnement à basse température qui absorbe la chaleur de vos boissons et de vos denrées alimentaires et évacue cette chaleur dans ce que l’on appelle le cycle de réfrigération. À cet égard, l’atmosphère agit comme un immense réfrigérateur pour les gaz et les vapeurs. Au fur et à mesure que les vapeurs ou les gaz montent, les températures de l’air environnant baissent de plus en plus. Bientôt, la vapeur, qui a emporté la chaleur de sa « mère » liquide, commence à perdre de la chaleur dans l’atmosphère. En s’élevant à des altitudes plus élevées et à des températures plus basses, finalement, suffisamment de chaleur est perdue pour que la vapeur se condense et retourne à l’état liquide.

Appliquons maintenant ces deux concepts au cycle de l’eau.

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L’eau ou l’humidité sur la terre absorbe la chaleur du soleil et de l’environnement. Lorsque suffisamment de chaleur a été absorbée, certaines des molécules du liquide peuvent avoir suffisamment d’énergie pour s’échapper du liquide et commencer à monter dans l’atmosphère sous forme de vapeur. À mesure que la vapeur s’élève, la température de l’air environnant devient de plus en plus basse. Finalement, la vapeur perd suffisamment de chaleur dans l’air environnant pour se retransformer en liquide. La force gravitationnelle de la Terre fait alors « retomber » le liquide sur la Terre, ce qui complète le cycle. Il convient de noter que si les températures de l’air ambiant sont suffisamment basses, la vapeur peut se condenser et geler en neige ou en grésil. Encore une fois, la gravité réclamera les formes gelées et elles retourneront vers la terre.

Dans la prochaine section, nous verrons ce qui cause les orages électriques.