Choix
Signaler les "facteurs dangereux des décharges de foudre". Formation de décharges de foudre Courants descendants et fronts de grains

Signaler les "facteurs dangereux des décharges de foudre". Formation de décharges de foudre Courants descendants et fronts de grains

Branche de MBOU "Enseignement général secondaire Pervomaiskaya

école" dans le village de Novoarkhangelskoe

éclairs

Dangers

décharges de foudre

Complété:

élèves de 7e

Maxime Pecheikin,

Bryksine Kirill

Peu de gens ne ressentent pas un sentiment d'anxiété, d'émerveillement devant un orage,

et surtout lors d'orages violents.

Tempête - un phénomène atmosphérique dangereux lié au développement de puissants cumulonimbus, accompagné de multiples décharges électriques entre les nuages et la surface terrestre, de phénomènes sonores, de fortes précipitations, souvent accompagnées de grêle.

Le nom "orage" est associé à la nature menaçante de ce phénomène naturel et au grand danger. Dans les temps anciens, les gens, ne comprenant pas la nature d'un orage, mais voyant la mort de personnes et des incendies survenir pendant un orage, associaient ce phénomène à la colère des dieux, la punition de Dieu pour les péchés.

Un orage est un phénomène naturel d'une beauté exceptionnelle qui amène une personne à admirer sa puissance et sa beauté. Les orages se caractérisent par des vents violents, souvent de fortes pluies (neige), parfois accompagnées de grêle. Avant un orage (une heure ou deux avant un orage), la pression atmosphérique chute rapidement jusqu'à ce que le vent augmente soudainement, puis commence à monter. En règle générale, après un orage, le temps s'améliore, l'air est transparent, frais et propre, saturé d'ions formés lors des décharges de foudre. De nombreux écrivains, poètes, artistes ont exprimé des sentiments d'amour et d'admiration pour l'orage dans leurs œuvres. Souvenez-vous du merveilleux poète russe F.I. Tyutchev :

J'aime la tempête du début mai,

Quand le printemps, le premier tonnerre,

Comme si gambader et jouer,

Gronde dans le ciel bleu.

Des orages il y en a : local, frontal, nocturne, en montagne.

Le plus souvent, des orages locaux (thermiques) se produisent. Ces orages ne se produisent que par temps chaud avec une humidité atmosphérique élevée. En règle générale, ils sont en été à midi ou après-midi (12-16 heures). Le mécanisme de formation des charges électriques dans les nuages est le suivant. La vapeur d'eau dans un flux ascendant d'air chaud se condense en hauteur et libère beaucoup de chaleur (on sait que si le processus d'évaporation nécessite de l'énergie, le processus de condensation s'accompagne de la libération d'énergie thermique; cela est dû à la différence d'énergie interne d'une substance à l'état liquide et gazeux) et les courants d'air ascendants sont réchauffés. L'air ascendant est plus chaud que l'air ambiant et se dilate jusqu'à devenir un nuage orageux. Dans les gros nuages d'orage, des cristaux de glace et des gouttelettes d'eau planent constamment, qui, sous l'influence d'un flux ascendant, se heurtent, s'écrasent ou fusionnent. À la suite de leur frottement entre eux et contre l'air et l'écrasement, des charges positives et négatives se forment. Ils se séparent et se concentrent dans différentes parties du nuage. En règle générale, les charges positives s'accumulent dans la partie supérieure du nuage et les charges négatives s'accumulent dans la partie inférieure (la plus proche du sol). En conséquence, des décharges de foudre négatives se produisent.Moins souvent, l'image inverse de la formation de foudre positive peut se produire. Sous l'action des charges, un fort champ électrostatique apparaît (l'intensité du champ électrostatique peut atteindre 100 000 V / m) et la différence de potentiel entre les différentes parties du nuage, des nuages ou du nuage et la terre atteint des valeurs énormes. La tension entre le nuage et le sol peut atteindre 80×106 - 100×106V.

Lorsque la tension critique de l'air électrique est atteinte, une ionisation de l'air semblable à une avalanche se produit - une décharge d'étincelle de foudre.

Un orage frontal se produit lorsque des masses d'air froid pénètrent dans une zone dominée par le temps chaud. L'air froid déplace l'air chaud, tandis que ce dernier monte à une hauteur 5--7 km. Des couches d'air chaud envahissent des tourbillons de diverses directions, une rafale se forme, un fort frottement entre les couches d'air, ce qui contribue à l'accumulation de charges électriques. La longueur d'un orage frontal peut atteindre 100 km. Contrairement aux orages locaux, il fait généralement plus froid après des orages frontaux. Un orage frontal se produit plus souvent en été, mais contrairement aux orages locaux qui ne se produisent que lors des chaudes journées d'été, il peut se produire à d'autres moments de l'année, même en hiver.

Un orage nocturne est associé au refroidissement de la terre la nuit et à la formation de courants de Foucault d'air ascendant.

Un orage dans les montagnes s'explique par la différence de quantité de rayonnement solaire à laquelle les versants sud et nord des montagnes sont exposés. Les orages de nuit et de montagne sont courts. Il y a 16 millions d'orages sur Terre chaque année.

L'activité orageuse dans différentes parties de notre planète est différente.Hotspots mondiaux d'orages :

Île de Java - 220, Afrique équatoriale - 150, Sud du Mexique - 142, Panama - 132, Centre du Brésil - 106 jours d'orage par an.

Activité orageuse en Russie :

Mourmansk - 5, Arkhangelsk - 10 Saint-Pétersbourg - 15, Moscou - 20 jours d'orage par an. En règle générale, plus on est au sud (POUR l'hémisphère nord de la Terre) et plus au nord (POUR l'hémisphère sud de la Terre), plus l'activité orageuse est élevée. Les orages dans l'Arctique et l'Antarctique sont très rares.

Types de foudre Et leurs causes

Combinaison éclair et tonnerre appelé orage.

Chaque personne doit avoir des connaissances sur la nature de la foudre, son danger et les méthodes de protection.

Foudre- Ce décharge par étincelle de l'électricité statique accumulée dans les nuages orageux. Contrairement aux charges générées au travail et à la maison, les charges électriques accumulées dans les nuages sont incommensurablement plus importantes. Par conséquent, l'énergie d'une décharge par étincelle (foudre) et les courants qui en résultent sont très élevés et représentent un grave danger pour l'homme, les animaux, les bâtiments. La foudre est accompagnée d'une impulsion sonore - le tonnerre.

Pour chaque kilomètre carré de la surface de la Terre, il y a 2 à 3 coups de foudre par an. La terre est le plus souvent frappée par la foudre de nuages chargés négativement.

Par type de foudre sont divisés en linéaire, perle et boule. Les perles et les boules de feu sont assez rares.

La foudre linéaire répandue, que toute personne rencontre plusieurs fois, ressemble à une ligne de ramification sinueuse. Super-

L'intensité du courant dans le canal d'un éclair linéaire est en moyenne de 60-170x 103 ampères, un éclair avec un courant de 290x 103 ampères a été enregistré. Un éclair moyen transporte une énergie de 250 kW/h (900 MJ), et 2800 kW/h (10 000 MJ) sont rapportés. L'énergie de la foudre est principalement réalisée sous forme d'énergie lumineuse, thermique et sonore.

La décharge se développe en quelques millièmes de seconde ; à des courants aussi élevés, l'air dans la zone du canal de foudre s'échauffe presque instantanément jusqu'à une température 33 000 environ art. En conséquence, la pression augmente fortement, l'air se dilate, une onde de choc se produit, accompagnée d'une impulsion sonore - le tonnerre. Étant donné que le chemin de la foudre est très tortueux, des ondes sonores apparaissent à différents points et parcourent différentes distances, des sons de force et de hauteur différentes apparaissent - des coups de tonnerre. Les ondes sonores subissent des réflexions répétées depuis les nuages, la terre, ce qui provoque un grondement prolongé. Le tonnerre n'est pas dangereux pour une personne et n'a qu'un effet psychologique sur lui.

Avant un orage et pendant celui-ci, parfois dans l'obscurité, au sommet d'objets hauts et pointus (cimes d'arbres, mâts de navires, sommets de rochers pointus dans les montagnes, croix d'églises, paratonnerres, parfois dans les montagnes sur les gens et les animaux sur une tête, une main levée) on peut observer une lueur, surnommée"Feu de Saint Elmo". Ce nom est donnédans les temps anciens par des marins qui observaient la lueur au sommet des mâts des voiliers. briller"Les lumières d'Elmo" survient du fait que sur les grands objets pointus, l'intensité du champ électrique créé par la charge électrique statique du nuage est particulièrement élevée. En conséquence, l'ionisation de l'air commence, une décharge luminescente se produit et des langues luminescentes rougeâtres apparaissent, se raccourcissant parfois et s'allongeant à nouveau. Aucune tentative ne doit être faite pour éteindre ces incendies, car il n'y a pas de combustion. À une intensité de champ électrique élevée, un faisceau de filaments lumineux peut apparaître. - décharge corona, qui s'accompagne parfois de sifflements."Les lumières d'Elmo "peut apparaître sans la présence de nuages orageux - plus souvent dans les montagnes avec des blizzards de neige et des tempêtes de poussière. Les grimpeurs se rencontrent souvent"Feux d'Elmo".

Des éclairs linéaires se produisent aussi occasionnellement en l'absence de nuages orageux. Ce n'est pas un hasard si le dicton est né -

"Un coup de tonnerre".

éclair de perle - un phénomène très rare et magnifique. Apparaît immédiatement après l'éclair linéaire et disparaît progressivement. De manière prédominante, la décharge de foudre perlée suit une trajectoire linéaire. La foudre a la forme de boules lumineuses situées à distance 7-12 m l'un de l'autre, rappelant des perles enfilées sur un fil. Pearl Lightning peut être accompagné d'effets sonores importants.

La foudre en boule est également assez rare. Pour mille éclairs linéaires ordinaires, il y a 2-3 balle. La foudre en boule, en règle générale, apparaît pendant un orage, plus souvent vers sa fin, moins souvent après un orage. Il se produit aussi, mais très rarement, en l'absence totale d'orages. Il peut prendre la forme d'une boule, d'un ellipsoïde, d'une poire, d'un disque et même d'une chaîne de boules connectées. La couleur de l'éclair est rouge, jaune, rouge orangé, entouré d'un voile lumineux. Parfois, la foudre est d'un blanc éblouissant avec des contours très nets. La couleur est déterminée par la teneur en diverses substances dans l'air. La forme et la couleur de la foudre peuvent changer pendant la décharge. La nature de la foudre en boule et les raisons de son apparition ne sont pas claires. Il existe diverses hypothèses sur la nature de la foudre en boule. Par exemple, l'académicien Ya.I. Frenkel a créé une théorie selon laquelle la foudre en boule est une boule gazeuse incandescente résultant d'un éclair linéaire ordinaire et constituée de gaz chimiquement actifs - principalement de l'oxyde d'azote et de l'azote monoatomique. Académicien P.I. Kapitsa pense que la foudre en boule est un caillot de plasma dans un état relativement stable. Il existe d'autres hypothèses, mais aucune d'entre elles ne peut expliquer tous les effets associés Avec foudre en boule. Il n'a pas été possible de mesurer les paramètres de la foudre en boule et de la simuler dans des conditions de laboratoire. Apparemment, de nombreux objets volants non identifiés (OVNI) observés sont de nature similaire ou proche de la foudre en boule.

7 août 2014

Orage - qu'est-ce que c'est? D'où viennent les éclairs qui traversent tout le ciel et les coups de tonnerre menaçants ? L'orage est un phénomène naturel. La foudre, appelée décharge électrique, peut se former à l'intérieur des nuages (cumulonimbus), ou entre la surface de la terre et les nuages. Ils sont généralement accompagnés de tonnerre. La foudre est associée à de fortes pluies, à des vents violents et souvent à de la grêle.

Activité

L'orage est l'un des phénomènes naturels les plus dangereux. Les personnes frappées par la foudre ne survivent que dans des cas isolés.

Dans le même temps, environ 1 500 orages opèrent sur la planète. L'intensité des décharges est estimée à une centaine d'éclairs par seconde.

La répartition des orages sur Terre est inégale. Par exemple, il y en a 10 fois plus sur les continents que sur l'océan. La plupart (78%) des décharges de foudre sont concentrées dans les zones équatoriales et tropicales. Les orages sont particulièrement fréquents en Afrique centrale. Mais les régions polaires (Antarctique, Arctique) et les pôles de foudre sont pratiquement invisibles. Il s'avère que l'intensité d'un orage est associée à un corps céleste. Aux latitudes moyennes, son apogée se produit dans l'après-midi (journée), en été. Mais le minimum a été enregistré avant le lever du soleil. Les caractéristiques géographiques sont également importantes. Les centres d'orages les plus puissants se trouvent dans la Cordillère et l'Himalaya (régions montagneuses). Le nombre annuel de "jours orageux" est également différent en Russie. À Mourmansk, par exemple, il n'y en a que quatre, à Arkhangelsk - quinze, Kaliningrad - dix-huit, Saint-Pétersbourg - 16, à Moscou - 24, Bryansk - 28, Voronej - 26, Rostov - 31, Sotchi - 50, Samara - 25 , Kazan et Iekaterinbourg - 28, Oufa - 31, Novossibirsk - 20, Barnaoul - 32, Chita - 27, Irkoutsk et Iakoutsk - 12, Blagovechtchensk - 28, Vladivostok - 13, Khabarovsk - 25, Ioujno-Sakhalinsk - 7, Petropavlovsk-Kamtchatski - 1.

Développement d'orages

Comment ça marche? Les nuages orageux ne se forment que sous certaines conditions. La présence de flux d'humidité ascendants est obligatoire, alors qu'il doit y avoir une structure où une fraction des particules est à l'état glacial, l'autre à l'état liquide. La convection, qui conduira au développement d'un orage, se produira dans plusieurs cas.

Chauffage irrégulier des couches de surface. Par exemple, au-dessus de l'eau avec une différence de température importante. Au-dessus des grandes villes, l'intensité des orages sera un peu plus forte que dans la région environnante.

Lorsque l'air froid remplace l'air chaud. La convention frontale se développe souvent simultanément avec des nuages obliques et nimbostratus (nuages).

Lorsque l'air monte dans les chaînes de montagnes. Même de petites élévations peuvent entraîner une augmentation des formations nuageuses. C'est la convection forcée.

Tout nuage orageux, quel que soit son type, passe nécessairement par trois stades : cumulus, maturité et décroissance.

Classification

Les orages ont été classés pendant un certain temps uniquement au lieu d'observation. Ils ont été divisés, par exemple, en orthographe, locale, frontale. Les orages sont désormais classés selon des caractéristiques qui dépendent de l'environnement météorologique dans lequel ils se développent. Des courants ascendants se forment en raison de l'instabilité de l'atmosphère. Pour la création de nuages orageux, c'est la condition principale. Les caractéristiques de ces flux sont très importantes. Selon leur puissance et leur taille, différents types de nuages orageux se forment respectivement. Comment sont-ils répartis ?

1. Cumulonimbus unicellulaire, (local ou intramasse). Avoir une activité de grêle ou d'orage. Dimensions transversales de 5 à 20 km, verticales - de 8 à 12 km. Un tel nuage "vit" jusqu'à une heure. Après un orage, le temps ne change pratiquement pas.

2. Amas multicellulaire. Ici, l'échelle est plus impressionnante - jusqu'à 1000 km. Un amas multicellulaire couvre un groupe de cellules orageuses qui sont à différents stades de formation et de développement et forment en même temps un tout unique. Comment sont-ils agencés ? Les cellules orageuses matures sont situées au centre, en décomposition - du côté sous le vent. Leurs dimensions transversales peuvent atteindre 40 km. Les orages multicellulaires en grappe « donnent » des rafales de vent (fortes, mais pas fortes), des averses, de la grêle. L'existence d'une cellule mature est limitée à une demi-heure, mais le cluster lui-même peut "vivre" plusieurs heures.

3. Lignes de grains. Ce sont aussi des orages multicellulaires. Ils sont aussi appelés linéaires. Ils peuvent être pleins ou avec des lacunes. Les rafales de vent sont plus longues ici (sur le front d'attaque). La ligne multicellulaire apparaît comme un mur sombre de nuages lorsqu'on s'en approche. Le nombre de cours d'eau (à la fois en amont et en aval) est assez important ici. C'est pourquoi un tel complexe d'orages est classé comme multicellulaire, bien que la structure de l'orage soit différente. La ligne de grains est capable de produire des averses intenses et de la grosse grêle, mais est plus souvent « limitée » par de forts courants descendants. Il passe souvent devant un front froid. Sur les photos, un tel système a la forme d'un arc incurvé.

4. Orages supercellulaires. De tels orages sont rares. Ils sont particulièrement dangereux pour les biens et la vie humaine. Le nuage de ce système est similaire au nuage unicellulaire, puisque les deux diffèrent dans une zone en amont. Mais ils ont des tailles différentes. Nuage supercellulaire - énorme - près de 50 km de rayon, hauteur - jusqu'à 15 km. Ses limites peuvent se situer dans la stratosphère. La forme ressemble à une seule enclume semi-circulaire. La vitesse des courants ascendants est beaucoup plus élevée (jusqu'à 60 m/s). Un trait caractéristique est la présence de rotation. C'est ce qui crée des phénomènes dangereux et extrêmes (grosse grêle (plus de 5 cm), tornades destructrices). Le principal facteur de formation d'un tel nuage est les conditions environnementales. On parle d'une convention très forte avec une température de +27 et un vent de direction variable. De telles conditions surviennent lors du cisaillement du vent dans la troposphère. Formées dans les courants ascendants, les précipitations sont transférées vers la zone de courant descendant, ce qui assure une longue durée de vie au nuage. Les précipitations sont inégalement réparties. Les averses sont près du courant ascendant et la grêle est plus proche du nord-est. L'arrière de l'orage peut se déplacer. Ensuite, la zone la plus dangereuse sera proche du courant ascendant principal.

Il y a aussi le concept "d'orage sec". Ce phénomène est assez rare, caractéristique des moussons. Avec un tel orage, il n'y a pas de précipitations (elles n'atteignent tout simplement pas, s'évaporant à la suite d'une exposition à des températures élevées).

Vitesse de mouvement

Dans un orage isolé, c'est environ 20 km/h, parfois plus vite. Si les fronts froids sont actifs, la vitesse peut être de 80 km/h. Dans de nombreux orages, les anciennes cellules orageuses sont remplacées par de nouvelles. Chacun d'eux couvre une distance relativement courte (environ deux kilomètres), mais dans l'ensemble, la distance augmente.

mécanisme d'électrification

D'où vient la foudre ? Les charges électriques autour des nuages et à l'intérieur d'eux se déplacent constamment. Ce processus est assez compliqué. Il est plus facile d'imaginer comment fonctionnent les charges électriques dans les nuages matures. La structure positive dipolaire y domine. Comment est-il distribué ? La charge positive est placée en haut et la charge négative est placée en dessous, à l'intérieur du nuage. Selon l'hypothèse principale (ce domaine de la science peut encore être considéré comme peu exploré), les particules plus lourdes et plus grosses sont chargées négativement, tandis que les petites et légères ont une charge positive. Les premiers chutent plus vite que les seconds. Cela devient la raison de la séparation spatiale des charges d'espace. Ce mécanisme est confirmé par des expériences en laboratoire. Les particules de granules de glace ou de grêle peuvent avoir un fort transfert de charge. L'ampleur et le signe dépendront de la teneur en eau du nuage, de la température de l'air (ambiante) et de la vitesse de collision (les principaux facteurs). L'influence d'autres mécanismes ne peut être exclue. Les décharges se produisent entre la terre et le nuage (ou l'atmosphère neutre ou l'ionosphère). C'est à ce moment que l'on observe des éclairs disséquer le ciel. Ou la foudre. Ce processus est accompagné de coups de tonnerre (tonnerre).

L'orage est un processus complexe. Cela peut prendre plusieurs décennies, voire des siècles, pour l'étudier.

Tempête - un phénomène atmosphérique dans lequel des décharges électriques se produisent à l'intérieur des nuages ou entre le nuage et la surface de la terre - la foudre, accompagnée de tonnerre. En règle générale, un orage se forme dans de puissants cumulonimbus et est associé à de fortes pluies, de la grêle et des grains.

L'orage est l'un des phénomènes naturels les plus dangereux pour l'homme : en termes de nombre de décès enregistrés, seules les inondations entraînent des pertes humaines plus importantes.

Tempête

Répartition des décharges de foudre à la surface de la Terre

Il y a environ dix fois moins d'orages sur l'océan que sur les continents. Environ 78% de toutes les décharges de foudre sont concentrées dans la zone tropicale et équatoriale (de 30° de latitude nord à 30° de latitude sud). L'activité orageuse maximale se produit en Afrique centrale. Il n'y a pratiquement pas d'orages dans les régions polaires de l'Arctique et de l'Antarctique et au-dessus des pôles. L'intensité des orages suit le soleil : les orages maximums se produisent en été (dans les latitudes moyennes) et dans la journée après-midi. Les orages minimaux enregistrés se produisent avant le lever du soleil. Les orages sont également affectés par les caractéristiques géographiques de la région : de forts centres d'orages sont situés dans les régions montagneuses de l'Himalaya et de la Cordillère.

Étapes de développement d'un nuage d'orage

Les conditions nécessaires à la formation d'un nuage orageux sont la présence de conditions pour le développement de la convection ou d'un autre mécanisme qui crée des flux ascendants d'humidité suffisants pour la formation de précipitations, et la présence d'une structure dans laquelle certaines des particules du nuage sont en un état liquide, et certains sont à l'état glacé. La convection conduisant au développement des orages se produit dans les cas suivants :

Avec un chauffage inégal de la couche superficielle d'air sur une surface sous-jacente différente. Par exemple, au-dessus de la surface de l'eau et du sol en raison des différences de température de l'eau et du sol. Au-dessus des grandes villes, l'intensité de la convection est beaucoup plus élevée qu'au voisinage de la ville.

Lorsque l'air chaud monte ou est déplacé par de l'air froid sur les fronts atmosphériques. La convection atmosphérique aux fronts atmosphériques est beaucoup plus intense et plus fréquente que lors de la convection intramasse. Souvent, la convection frontale se développe simultanément avec des nuages nimbostratus et des précipitations importantes, qui masquent les cumulonimbus résultants.

Lorsque l'air monte dans les zones de chaînes de montagnes. Même de petites élévations du terrain entraînent une augmentation de la formation de nuages (en raison de la convection forcée). Les hautes montagnes créent des conditions particulièrement difficiles pour le développement de la convection et augmentent presque toujours sa fréquence et son intensité.

Tous les nuages orageux, quel que soit leur type, passent successivement par les stades de cumulus, le stade de nuage mature et le stade de décomposition.

Classement nuage d'orage

À une certaine époque, les orages étaient classés en fonction de l'endroit où ils étaient observés, tels que localisés, frontaux ou orographiques. Il est maintenant plus courant de classer les orages selon les caractéristiques des orages eux-mêmes, et ces caractéristiques dépendent principalement de l'environnement météorologique dans lequel l'orage se développe.

La principale condition nécessaire à la formation des nuages orageux est l'état d'instabilité de l'atmosphère, qui forme des courants ascendants. Selon l'ampleur et la puissance de ces flux, des nuages orageux de différents types se forment.

nuage unicellulaire

Les cumulonimbus unicellulaires se développent les jours de vents faibles dans un champ barique à faible gradient. Ils sont aussi appelés intramasse ou orages locaux. Ils sont constitués d'une cellule convective à flux ascendant dans sa partie centrale. Ils peuvent atteindre l'intensité de la foudre et de la grêle et s'effondrer rapidement avec les précipitations. Les dimensions d'un tel nuage sont les suivantes: transversale - 5-20 km, verticale - 8-12 km, espérance de vie - environ 30 minutes, parfois - jusqu'à 1 heure. Les changements météorologiques graves après un orage ne se produisent pas.

Le cycle de vie d'un nuage à cellule unique

Un orage commence par un cumulus de beau temps (Cumulus humilis). Dans des conditions favorables, les cumulus résultants croissent rapidement dans les directions verticale et horizontale, tandis que les courants ascendants sont situés presque dans tout le volume du nuage et augmentent de 5 m/s à 15-20 m/s. Les avals sont très faibles. L'air ambiant pénètre activement dans le nuage en raison du mélange à la limite et au sommet du nuage. Le nuage passe au stade Cumulus mediocris. Les plus petites gouttes d'eau formées à la suite de la condensation dans un tel nuage se fondent en de plus grandes, qui sont emportées par de puissants flux ascendants. Le nuage est encore homogène, constitué de gouttelettes d'eau retenues par un flux ascendant - les précipitations ne tombent pas. Dans la partie supérieure du nuage, lorsque les particules d'eau pénètrent dans la zone de températures négatives, les gouttes commencent progressivement à se transformer en cristaux de glace. Le nuage devient un puissant cumulus (Cumulus congestus). La composition mixte du nuage conduit à l'élargissement des éléments nuageux et à la création de conditions propices aux précipitations. Un tel nuage est appelé cumulonimbus (Cumulonimbus) ou cumulonimbus chauve (Cumulonimbus calvus). Les flux verticaux y atteignent 25 m/s et le niveau du sommet atteint une hauteur de 7 à 8 km.

L'évaporation des particules de précipitation refroidit l'air ambiant, ce qui entraîne une augmentation supplémentaire des courants descendants. Au stade de maturité, les courants d'air ascendants et descendants sont présents dans le nuage en même temps.

Au stade de désintégration, le nuage est dominé par des courants descendants, qui recouvrent progressivement l'ensemble du nuage.

Orages à grappes multicellulaires

Schéma d'une structure orageuse multicellulaire

Il s'agit du type d'orage le plus courant associé aux perturbations à mésoéchelle (ayant une échelle de 10 à 1000 km). Un amas multicellulaire consiste en un groupe de cellules orageuses se déplaçant comme une unité, bien que chaque cellule de l'amas soit à un stade différent du développement d'un nuage orageux. Les cellules orageuses matures sont généralement situées dans la partie centrale de l'amas, tandis que les cellules en décomposition sont situées du côté sous le vent de l'amas. Ils ont des dimensions transversales de 20 à 40 km, leurs sommets s'élèvent souvent jusqu'à la tropopause et pénètrent dans la stratosphère. Les orages à grappes multicellulaires peuvent produire de la grêle, des averses et des grains relativement faibles. Chaque cellule individuelle dans un cluster multicellulaire est dans un état mature pendant environ 20 minutes ; le cluster multicellulaire lui-même peut exister pendant plusieurs heures. Ce type d'orage est généralement plus intense qu'un orage unicellulaire, mais beaucoup plus faible qu'un orage supercellulaire.

Orages multicellulaires (lignes de grains)

Les orages multicellulaires sont une ligne d'orages avec un front de rafales long et bien développé sur la ligne de front. La ligne de grains peut être continue ou contenir des lacunes. La ligne multicellulaire qui approche ressemble à un mur sombre de nuages, couvrant généralement l'horizon du côté ouest (dans l'hémisphère nord). Un grand nombre de courants d'air ascendants/descendants étroitement espacés nous permet de qualifier ce complexe d'orages d'orage multicellulaire, bien que sa structure orageuse diffère fortement d'un orage à grappes multicellulaires. Les lignes de grains peuvent produire de la grosse grêle et des averses intenses, mais elles sont plus communément connues comme des systèmes qui créent de forts courants descendants. La ligne de grains a des propriétés similaires à celles d'un front froid, mais est le résultat local de l'activité orageuse. Souvent, une ligne de grains se produit à l'avant d'un front froid. Sur les images radar, ce système ressemble à un arc courbe (écho d'arc). Ce phénomène est typique de l'Amérique du Nord, en Europe et sur le territoire européen de la Russie, il est observé moins fréquemment.

Orages supercellulaires

Structure verticale et horizontale d'un nuage supercellulaire

Une supercellule est le nuage d'orage le plus organisé. Les nuages supercellulaires sont relativement rares, mais constituent la plus grande menace pour la santé, la vie et les biens humains. Un nuage supercellulaire est similaire à un nuage à une seule cellule en ce sens que les deux ont la même zone de courant ascendant. La différence est que la taille de la cellule est énorme: un diamètre d'environ 50 km, une hauteur de 10-15 km (souvent la limite supérieure pénètre dans la stratosphère) avec une seule enclume semi-circulaire. La vitesse du flux ascendant dans un nuage supercellulaire est beaucoup plus élevée que dans les autres types de nuages orageux : jusqu'à 40–60 m/s. La principale caractéristique qui distingue un nuage supercellulaire des autres types de nuages est la présence de rotation. Un courant ascendant rotatif dans un nuage supercellulaire (appelé dans la terminologie radar) mésocyclone), crée des événements météorologiques extrêmes, comme un géant grêle(plus de 5 cm de diamètre), des vents violents jusqu'à 40 m/s et de fortes tornades destructrices. Les conditions environnementales sont un facteur majeur dans la formation d'un nuage supercellulaire. Une très forte instabilité convective de l'air est nécessaire. La température de l'air près du sol (avant un orage) devrait être de +27 ... +30 et plus, mais la principale condition nécessaire est le vent de direction variable, qui provoque une rotation. De telles conditions sont obtenues avec un cisaillement du vent dans la moyenne troposphère. Les précipitations formées dans le courant ascendant sont transportées le long du niveau supérieur du nuage par un fort flux dans la zone de courant descendant. Ainsi, les zones des flux ascendants et descendants sont séparées dans l'espace, ce qui assure la durée de vie du nuage pendant une longue période de temps. Il y a généralement une pluie légère au bord d'attaque d'un nuage supercellulaire. De fortes pluies se produisent près de la zone de courant ascendant, tandis que les précipitations les plus fortes et la grosse grêle tombent au nord-est de la zone principale de courant ascendant. Les conditions les plus dangereuses se produisent près de la zone principale de courant ascendant (généralement déplacée vers l'arrière de l'orage).

Supercellule (Anglais) super Et cellule- cellule) - un type d'orage, caractérisé par la présence d'un mésocyclone - un courant ascendant profond et fortement rotatif. Pour cette raison, ces orages sont parfois appelés orages tournants. Des quatre types d'orages selon les classifications occidentales (supercellule, squalline, multicellulaire et unicellulaire), les supercellules sont les moins courantes et peuvent présenter le plus grand danger. Les supercellules sont souvent isolées des autres orages et peuvent avoir une portée frontale allant jusqu'à 32 kilomètres.

Supercellule au coucher du soleil

Les superventes sont souvent divisées en trois types : classique ; faibles précipitations (LP); et fortes précipitations (HP). Les supercellules de type LP ont tendance à se former dans les climats plus secs tels que les vallées des hautes terres des États-Unis, tandis que les supercellules de type HP sont plus courantes dans les climats plus humides. Les supercellules peuvent se produire n'importe où dans le monde si les conditions météorologiques leur permettent de se former, mais elles sont plus courantes dans les Grandes Plaines américaines, une région connue sous le nom de Tornado Valley. On peut également les observer dans les plaines d'Argentine, d'Uruguay et du sud du Brésil.

Caractéristiques physiques des nuages orageux

Des études aéroportées et radar montrent qu'une seule cellule orageuse atteint généralement une hauteur d'environ 8 à 10 km et vit environ 30 minutes. Un orage isolé se compose généralement de plusieurs cellules à divers stades de développement et dure de l'ordre d'une heure. Les gros orages peuvent atteindre des dizaines de kilomètres de diamètre, leur pic peut atteindre des hauteurs de plus de 18 km et ils peuvent durer de nombreuses heures.

Amont et aval

Les courants ascendants et descendants des orages isolés ont généralement un diamètre de 0,5 à 2,5 km et une hauteur de 3 à 8 km. Parfois, le diamètre du courant ascendant peut atteindre 4 km. Près de la surface de la terre, les ruisseaux augmentent généralement de diamètre et leur vitesse diminue par rapport aux ruisseaux situés au-dessus. La vitesse caractéristique du courant ascendant est comprise entre 5 et 10 m/s et atteint 20 m/s dans la partie supérieure des gros orages. Les avions de recherche volant à travers un nuage orageux à une altitude de 10 000 m enregistrent des vitesses de courant ascendant supérieures à 30 m/s. Les courants ascendants les plus forts sont observés dans les orages organisés.

Averses

Avant la rafale d'août 2010 à Gatchina

Dans certains orages, des courants descendants intenses se développent, créant des vents destructeurs à la surface de la terre. Selon la taille, ces avals sont appelés averses ou micro-orages. Un grain de plus de 4 km de diamètre peut créer des vents jusqu'à 60 m/s. Les micrograins sont plus petits, mais créent des vents allant jusqu'à 75 m/s. Si l'orage qui génère le grain est formé d'air suffisamment chaud et humide, alors le micrograin sera accompagné d'averses de pluie intenses. Cependant, si l'orage est formé à partir d'air sec, les précipitations peuvent s'évaporer durant l'automne (bandes de précipitations aéroportées ou virga) et la microrafale sera sèche. Les courants descendants constituent un grave danger pour les aéronefs, en particulier lors du décollage ou de l'atterrissage, car ils créent du vent près du sol avec des changements soudains de vitesse et de direction.

Développement vertical

En général, un nuage convectif actif s'élèvera jusqu'à ce qu'il perde sa flottabilité. La perte de flottabilité est due à la charge créée par les précipitations formées dans l'environnement nuageux, ou se mélangeant avec l'air froid sec environnant, ou une combinaison de ces deux processus. La croissance des nuages peut également être arrêtée par une couche d'inversion bloquante, c'est-à-dire une couche où la température de l'air augmente avec l'altitude. Les nuages orageux atteignent généralement une hauteur d'environ 10 km, mais atteignent parfois des hauteurs de plus de 20 km. Lorsque la teneur en humidité et l'instabilité de l'atmosphère sont élevées, alors avec des vents favorables, le nuage peut croître jusqu'à la tropopause, la couche qui sépare la troposphère de la stratosphère. La tropopause est caractérisée par une température qui reste à peu près constante avec l'augmentation de l'altitude et est connue comme une région de haute stabilité. Dès que le courant ascendant commence à s'approcher de la stratosphère, très vite l'air au sommet du nuage devient plus froid et plus lourd que l'air environnant, et la croissance du sommet s'arrête. La hauteur de la tropopause dépend de la latitude de la région et de la saison de l'année. Elle varie de 8 km dans les régions polaires à 18 km et plus près de l'équateur.

Lorsqu'un cumulus atteint la couche de blocage de l'inversion de la tropopause, il commence à s'étendre vers l'extérieur et forme l'« enclume » caractéristique des nuages orageux. Le vent soufflant à la hauteur de l'enclume souffle généralement le matériau nuageux dans la direction du vent.

Turbulence

Un avion volant à travers un nuage orageux (il est interdit de voler dans des cumulonimbus) se retrouve généralement dans une turbulence qui propulse l'avion vers le haut, vers le bas et sur les côtés sous l'influence d'écoulements nuageux turbulents. Les turbulences atmosphériques créent une sensation d'inconfort pour l'équipage et les passagers de l'avion et provoquent des contraintes indésirables sur l'avion. La turbulence est mesurée dans différentes unités, mais le plus souvent, elle est définie en unités de g - accélération en chute libre (1g = 9,8 m / s 2). Une rafale d'un g crée des turbulences dangereuses pour les aéronefs. Dans la partie supérieure des orages intenses, des accélérations verticales jusqu'à trois g ont été enregistrées.

Mouvement d'orage

La vitesse et le mouvement d'un nuage orageux dépendent de la direction de la terre, principalement par l'interaction des flux ascendants et descendants du nuage avec les flux d'air porteur dans les couches intermédiaires de l'atmosphère dans lesquelles un orage se développe. La vitesse de déplacement d'un orage isolé est généralement de l'ordre de 20 km/h, mais certains orages se déplacent beaucoup plus rapidement. Dans des situations extrêmes, un nuage orageux peut se déplacer à des vitesses de 65 à 80 km/h lors du passage de fronts froids actifs. Dans la plupart des orages, à mesure que les anciennes cellules orageuses se dissipent, de nouvelles cellules orageuses émergent successivement. Avec un vent faible, une cellule individuelle peut parcourir une très courte distance au cours de sa vie, moins de deux kilomètres ; cependant, dans les orages plus importants, de nouvelles cellules sont déclenchées par le courant descendant sortant de la cellule mature, donnant l'impression d'un mouvement rapide qui ne correspond pas toujours à la direction du vent. Dans les grands orages multicellulaires, il existe un schéma dans lequel une nouvelle cellule se forme à droite du flux d'air porteur dans l'hémisphère nord et à gauche du flux d'air porteur dans l'hémisphère sud.

Énergie

L'énergie qui alimente un orage est la chaleur latente libérée lorsque la vapeur d'eau se condense et forme des gouttelettes de nuages. Pour chaque gramme d'eau qui se condense dans l'atmosphère, environ 600 calories de chaleur sont libérées. Lorsque les gouttelettes d'eau gèlent au sommet du nuage, environ 80 calories supplémentaires par gramme sont libérées. L'énergie thermique latente libérée est partiellement convertie en énergie cinétique du flux ascendant. Une estimation approximative de l'énergie totale d'un orage peut être faite à partir de la quantité totale d'eau qui s'est précipitée du nuage. Typique est une énergie de l'ordre de 100 millions de kilowattheures, ce qui équivaut à peu près à une charge nucléaire de 20 kilotonnes (bien que cette énergie soit libérée dans un volume d'espace beaucoup plus grand et sur une durée beaucoup plus longue). Les gros orages multicellulaires peuvent avoir 10 à 100 fois plus d'énergie.

Courants descendants et fronts de grains

Front d'orage puissant de grain

Les courants descendants des orages se produisent à des altitudes où la température de l'air est inférieure à la température de l'espace environnant, et ce flux devient encore plus froid lorsque les particules de glace des précipitations commencent à y fondre et que les gouttes de nuages s'évaporent. L'air dans le courant descendant est non seulement plus dense que l'air ambiant, mais il porte également un moment cinétique horizontal différent de celui de l'air ambiant. Si un courant descendant se produit, par exemple, à une hauteur de 10 km, il atteindra la surface de la Terre avec une vitesse horizontale nettement supérieure à la vitesse du vent près de la Terre. Près du sol, cet air est entraîné avant un orage à une vitesse supérieure à la vitesse de l'ensemble du nuage. C'est pourquoi un observateur au sol sentira l'approche d'un orage le long d'un courant d'air froid avant même que le nuage d'orage ne soit au-dessus de sa tête. Le courant descendant se propageant le long du sol forme une zone d'une profondeur de 500 mètres à 2 km avec une nette différence entre l'air froid du courant et l'air chaud et humide à partir duquel l'orage se forme. Le passage d'un tel front de grains est facilement déterminé par l'augmentation du vent et une chute brutale de la température. En cinq minutes, la température de l'air peut chuter de 5°C ou plus. Le grain forme une porte de grain caractéristique avec un axe horizontal, une forte baisse de température et un changement de direction du vent.

Dans les cas extrêmes, le front de grains créé par le courant descendant peut atteindre des vitesses supérieures à 50 m/s et causer des dommages aux habitations et aux cultures. Plus souvent, des grains violents se produisent lorsqu'une ligne organisée d'orages se développe dans des conditions de vent fort à des altitudes moyennes. En même temps, les gens peuvent penser que ces destructions sont causées par une tornade. S'il n'y a pas de témoins qui ont vu le nuage en entonnoir caractéristique d'une tornade, la cause de la destruction peut être déterminée par la nature de la destruction causée par le vent. Dans les tornades, la destruction a un motif circulaire et un orage causé par un courant descendant transporte la destruction principalement dans une direction. Le temps froid est généralement suivi de pluie. Dans certains cas, les gouttes de pluie s'évaporent complètement pendant l'automne, entraînant un orage sec. Dans la situation inverse, typique des orages violents multicellulaires et supercellulaires, il y a de fortes pluies accompagnées de grêle, provoquant des crues éclair.

Tornades

Une tornade est un puissant tourbillon à petite échelle sous des nuages orageux avec un axe approximativement vertical mais souvent incurvé. Une différence de pression de 100 à 200 hPa est observée de la périphérie au centre de la tornade. La vitesse du vent dans les tornades peut dépasser 100 m/s, théoriquement elle peut atteindre la vitesse du son. En Russie, les tornades se produisent relativement rarement, mais elles causent d'énormes dégâts. La fréquence la plus élevée de tornades se produit dans le sud de la partie européenne de la Russie.

Livni

Dans les petits orages, le pic de cinq minutes de précipitations intenses peut dépasser 120 mm/heure, mais le reste de la pluie a une intensité inférieure d'un ordre de grandeur. Un orage moyen produit environ 2 000 mètres cubes de pluie, mais un gros orage peut en produire dix fois plus. De grands orages organisés associés à des systèmes convectifs à moyenne échelle peuvent produire de 10 à 1000 millions de mètres cubes de précipitations.

Structure électrique d'un nuage d'orage

Structure des charges dans les nuages orageux dans différentes régions

La distribution et le mouvement des charges électriques dans et autour d'un nuage orageux est un processus complexe, en constante évolution. Néanmoins, il est possible de présenter une image généralisée de la distribution des charges électriques au stade de maturité du nuage. Une structure dipolaire positive domine, dans laquelle la charge positive est au sommet du nuage et la charge négative est en dessous à l'intérieur du nuage. A la base du nuage et en dessous, une charge positive plus faible est observée. Les ions atmosphériques, se déplaçant sous l'action d'un champ électrique, forment des couches écrans aux limites des nuages, masquant la structure électrique du nuage à un observateur extérieur. Les mesures montrent que dans diverses conditions géographiques, la principale charge négative d'un nuage orageux se situe à des altitudes avec une température ambiante de -5 à -17 °C. Plus la vitesse du courant ascendant dans le nuage est grande, plus le centre de la charge négative est élevé. La densité de charge d'espace est de l'ordre de 1 à 10 C/km³. Il existe une proportion importante d'orages avec une structure de charge inverse : - une charge négative dans la partie supérieure du nuage et une charge positive dans la partie interne du nuage, ainsi qu'avec une structure complexe à quatre zones ou plus de l'espace charges de polarité différente.

mécanisme d'électrification

De nombreux mécanismes ont été proposés pour expliquer la formation de la structure électrique d'un nuage orageux, et ce domaine de la science est encore un domaine de recherche active. L'hypothèse principale est basée sur le fait que si les particules de nuage plus grandes et plus lourdes sont principalement chargées négativement et que les petites particules plus légères portent une charge positive, alors la séparation spatiale des charges d'espace se produit en raison du fait que les grosses particules tombent à une vitesse plus élevée que petits composants cloud. Ce mécanisme est généralement cohérent avec les expériences de laboratoire qui montrent un fort transfert de charge lorsque des particules de granules de glace (les grains sont des particules poreuses de gouttelettes d'eau gelées) ou des particules de grêle interagissent avec des cristaux de glace en présence de gouttelettes d'eau surfondues. Le signe et l'amplitude de la charge transférée lors des contacts dépendent de la température de l'air ambiant et de la teneur en eau du nuage, mais aussi de la taille des cristaux de glace, de la vitesse de collision et d'autres facteurs. Il est également possible l'action d'autres mécanismes d'électrification. Lorsque l'amplitude de la charge électrique volumique accumulée dans le nuage devient suffisamment grande, une décharge de foudre se produit entre les zones chargées de signe opposé. Une décharge peut également se produire entre un nuage et le sol, un nuage et une atmosphère neutre, un nuage et l'ionosphère. Dans un orage typique, les deux tiers à 100 % des décharges sont des décharges intranuageuses, des décharges internuages ou des décharges nuage-air. Les autres sont des rejets nuage-sol. Ces dernières années, il est devenu clair que la foudre peut être déclenchée artificiellement dans un nuage qui, dans des conditions normales, ne passe pas au stade d'orage. Dans les nuages qui ont des zones d'électrisation et créent des champs électriques, la foudre peut être déclenchée par des montagnes, des immeubles de grande hauteur, des avions ou des fusées qui se trouvent dans la zone de forts champs électriques.

Zarnitsa - éclairs instantanés de lumière à l'horizon lors d'un orage lointain.

Lors de la foudre, les coups de tonnerre ne se font pas entendre en raison de la distance, mais vous pouvez voir des éclairs dont la lumière est réfléchie par les cumulonimbus (principalement leurs sommets). Le phénomène s'observe dans l'obscurité, principalement après le 5 juillet, au moment de la récolte des céréales, ainsi la foudre était chronométrée par les gens à la fin de l'été, au début de la récolte, et est parfois appelée boulangers.

tempête de neige

Schéma de formation d'une tempête de neige

Une tempête de neige (également une tempête de neige) est un orage, un phénomène météorologique très rare qui se produit dans le monde 5 à 6 fois par an. Au lieu de fortes pluies, de fortes chutes de neige, de pluie verglaçante ou de grésil tombent. Le terme est utilisé principalement dans la vulgarisation scientifique et la littérature étrangère (eng. orage). Dans la météorologie professionnelle russe, ce terme n'existe pas: dans de tels cas, il y a à la fois un orage et de fortes chutes de neige.

Des cas d'orages d'hiver sont notés dans les anciennes chroniques russes: des orages en hiver en 1383 (il y avait "un tonnerre très terrible et un tourbillon est fort"), en 1396 (à Moscou le 25 décembre "... il y avait du tonnerre, et un nuage du pays de midi »), en 1447 (à Novgorod le 13 novembre "... à minuit un terrible tonnerre et des éclairs sont grands"), en 1491 (à Pskov le 2 janvier, ils ont entendu le tonnerre).

Le processus d'apparition des décharges de foudre est bien étudié par la science moderne. On pense que dans la plupart des cas (90%) la décharge entre le nuage et le sol a une charge négative. Les autres types de décharges de foudre plus rares peuvent être divisés en trois types :

le rejet du sol vers le nuage est négatif ;
éclair positif du nuage au sol ;
un éclair du sol à un nuage avec une charge positive.

La plupart des décharges sont fixées dans le même nuage ou entre différents nuages orageux.

Formation de la foudre : théorie des processus

Formation de décharges de foudre : 1 = environ 6 mille mètres et -30°C, 2 = 15 mille mètres et -30°C.

Les décharges électriques atmosphériques ou la foudre entre la terre et le ciel se forment avec une combinaison et la présence de certaines conditions nécessaires, dont une importante est l'apparition de la convection. Il s'agit d'un phénomène naturel au cours duquel les masses d'air sont suffisamment chaudes et suffisamment humides pour être transférées par un flux ascendant vers la haute atmosphère. Dans le même temps, l'humidité qu'ils contiennent passe à l'état solide d'agrégation - la banquise. Les fronts d'orage se forment lorsque les cumulonimbus sont situés à une altitude de plus de 15 000 mètres et que les courants montant du sol ont une vitesse pouvant atteindre 100 km / h. La convection entraîne des décharges de foudre lorsque les plus gros grêlons du bas du nuage entrent en collision et frottent contre la surface des morceaux de glace plus légers au sommet.

Charges d'un nuage d'orage et leur distribution

Charges négatives et positives : 1 = grêlon, 2 = cristaux de glace.

De nombreuses études confirment que les grêlons plus lourds formés à des températures de l'air supérieures à -15 °C sont chargés négativement, tandis que les cristaux de glace légers formés à des températures de l'air inférieures à -15 °C sont généralement chargés positivement. Les courants d'air remontant du sol soulèvent les floes de glace légères positives vers les couches supérieures, les grêlons négatifs vers la partie centrale du nuage et divisent le nuage en trois parties :

la zone la plus haute avec une charge positive ;
zone médiane ou centrale, partiellement chargée négativement;
fond avec une charge partiellement positive.

Les scientifiques expliquent le développement de la foudre dans un nuage par le fait que les électrons sont répartis de manière à ce que sa partie supérieure ait une charge positive et que la partie médiane et partiellement inférieure ait une charge négative. Parfois, ce type de condensateur est déchargé. La foudre provenant de la partie négative du nuage se dirige vers la terre positive. Dans ce cas, l'intensité de champ requise pour une décharge de foudre doit être comprise entre 0,5 et 10 kV/cm. Cette valeur dépend des propriétés isolantes de l'air.

Distribution de décharge : 1 = environ 6 000 mètres, 2 = champ électrique.

Calcul des coûts

Nos infrastructures

JSC "Mosvodokanal", Complexe sportif et récréatif de la maison de repos "Pyalovo"

Adresse de l'objet : Région de Moscou, district de Mytishchi, village. Prussiens, 25

Type de travail: Conception et installation d'un système externe de protection contre la foudre.

Composition du parafoudre : Un treillis de protection contre la foudre est posé sur le toit plat de la structure protégée. Les deux cheminées sont protégées par la pose de paratonnerres de 2000 mm de long et 16 mm de diamètre. Un acier galvanisé à chaud de diamètre 8 mm (section 50 mm² selon RD 34.21.122-87) a été utilisé comme paratonnerre. Les conducteurs de descente sont posés derrière les tuyaux de descente sur des pinces avec bornes de serrage. Pour les conducteurs de descente, un conducteur en acier galvanisé à chaud d'un diamètre de 8 mm a été utilisé.

GTPP Terechkovo

Adresse de l'objet : Ville de Moscou. Borovskoe sh., zone communale "Terechkovo".

Type de travail: installation d'un système extérieur de protection contre la foudre (partie réceptrice de la foudre et conducteurs de descente).

Accessoires:

Exécution: La quantité totale de conducteurs en acier galvanisé à chaud pour 13 installations de l'installation était de 21,5000 mètres. Un grillage de protection contre la foudre est posé le long des toitures avec un espacement des cellules de 5x5 m, 2 conducteurs de descente sont montés aux angles des bâtiments. Des supports muraux, des connecteurs intermédiaires, des supports pour un toit plat avec du béton, des bornes de connexion à grande vitesse ont été utilisés comme éléments de fixation.

Usine de Solnetchnogorsk "EUROPLAST"

Adresse de l'objet : Région de Moscou, district de Solnechnogorsk, village. Radumlya.

Type de travail: Conception d'un système de protection contre la foudre pour un bâtiment industriel.

Accessoires: fabriqué par OBO Bettermann.

Choix du système de protection contre la foudre : La protection contre la foudre de l'ensemble du bâtiment doit être réalisée selon la catégorie III sous la forme d'un treillis de protection contre la foudre en conducteur galvanisé à chaud Rd8 avec un pas de cellule de 12x12 m. Poser le conducteur de protection contre la foudre sur la toiture sur des supports pour un toit en plastique avec lestage en béton. Prévoir une protection supplémentaire des équipements au niveau inférieur du toit en installant un paratonnerre multiple composé de paratonnerres. Comme paratonnerre, utiliser une tige en acier galvanisé à chaud Rd16 d'une longueur de 2000 mm.

Immeuble McDonald's

Adresse de l'objet : Région de Moscou, Domodedovo, autoroute M4-Don

Type de travail: Fabrication et installation de système extérieur de protection contre la foudre.

Accessoires: fabriqué par J. Propster.

Composition du kit : maille de protection contre la foudre en conducteur Rd8, 50 mm2, SGC ; paratonnerres aluminium Rd16 L=2000 mm; connecteurs universels Rd8-10/Rd8-10, SGC ; connecteurs intermédiaires Rd8-10/Rd16, Al ; supports muraux Rd8-10, SGC ; bornes d'extrémité, SGC ; supports en plastique sur un toit plat avec un couvercle (avec du béton) pour un conducteur galvanisé Rd8 ; tiges isolées d=16 L=500 mm.

Chalet privé, autoroute Novorizhskoe

Adresse de l'objet : Région de Moscou, autoroute Novorizhskoe, colonie de chalets

Type de travail: fabrication et installation d'un système extérieur de protection contre la foudre.

Accessoires fabriqué par Dehn.

Spécification: Conducteurs Rd8 en acier galvanisé, conducteurs en cuivre Rd8, supports en cuivre Rd8-10 (y compris faîtiers), connecteurs universels Rd8-10 en acier galvanisé, supports de bornes Rd8-10 en cuivre et en acier inoxydable, cosses à sertir en cuivre Rd8- 10 , connecteurs intermédiaires bimétalliques Rd8-10/Rd8-10, ruban et colliers pour fixer le ruban au tuyau de descente en cuivre.

Maison privée, Iksha

Adresse de l'objet : Région de Moscou, village d'Iksha

Type de travail: Conception et installation de systèmes externes de protection contre la foudre, de mise à la terre et de compensation de potentiel.

Accessoires: BS-Technic, Citel.

Protection externe contre la foudre : paratonnerres en cuivre, conducteur en cuivre d'une longueur totale de 250 m, supports de toit et de façade, éléments de raccordement.

Protection interne contre la foudre : Parafoudre DUT250VG-300/G TNC, fabriqué par CITEL GmbH.

Mise à la terre : piquets de terre en acier galvanisé Rd20 12 pcs. avec embouts, bande d'acier Fl30 d'une longueur totale de 65 m, connecteurs croisés.

Maison privée, Yaroslavskoe shosse

Adresse de l'objet : Région de Moscou, district de Pushkinsky, Yaroslavskoe shosse, village de chalets

Type de travail: Conception et installation d'un système externe de protection contre la foudre et de mise à la terre.

Accessoires fabriqué par Dehn.

La composition du kit de protection contre la foudre de la structure : conducteur Rd8, 50 mm2, cuivre ; collier de serrage Rd8-10 ; paratonnerres Rd16 L=3000 mm, cuivre; piquets de terre Rd20 L=1500 mm, SGC; feuillard Fl30 25x4 (50 m), acier galvanisé ; parafoudre DUT250VG-300/G TNC, CITEL GmbH.

Territoire "Noginsk-Technopark", bâtiment de production et d'entrepôt avec bureau et bloc d'agrément

Adresse de l'objet : Région de Moscou, district de Noginsk.

Type de travail: production et installation de systèmes externes de protection contre la foudre et de mise à la terre.

Accessoires: J.Proster.

Protection externe contre la foudre : Sur le toit plat du bâtiment protégé, un treillis de protection contre la foudre avec un pas de cellule de 10 x 10 m est posé.Les lampes anti-aériennes sont protégées en installant des paratonnerres de 2000 mm de long et de 16 mm de diamètre en un nombre de neuf pièces sur eux.

Conducteurs de descente : Mis dans la "tarte" des façades du bâtiment d'un montant de 16 pièces. Pour les conducteurs de descente, un conducteur en acier galvanisé dans une gaine en PVC d'un diamètre de 10 mm a été utilisé.

Mise à la terre : Il est réalisé sous la forme d'un circuit en anneau avec un conducteur de terre horizontal sous la forme d'une bande galvanisée 40x4 mm et des tiges de terre profondes Rd20 d'une longueur de L 2x1500 mm.

Tous les objets

Nouvelles

YouTube encyclopédique

1 / 5

✪ Pourquoi : qu'est-ce qu'un orage ? Dessin animé éducatif pour les enfants

✪ OÙ VOUS POUVEZ VOIR LA FOUDRE EN BALLE

✪ Boule de feu / Sprites, elfes, jets / Orages

✪ Que se passera-t-il si la foudre frappe la rivière

✪ Dur dans un orage, dans l'eau, dans la boue ! Sur une trottinette électrique ZAXBOARD AVATAR / Arstyle /

Les sous-titres

Géographie des orages

Dans le même temps, environ un millier et demi d'orages opèrent sur Terre, l'intensité moyenne des décharges est estimée à 100 éclairs par seconde. Les orages sont inégalement répartis sur la surface de la planète. Il y a environ dix fois moins d'orages sur l'océan que sur les continents. Environ 78% de toutes les décharges de foudre sont concentrées dans la zone tropicale et équatoriale (de 30° de latitude nord à 30° de latitude sud). L'activité orageuse maximale se produit en Afrique centrale. Il n'y a pratiquement pas d'orages dans les régions polaires de l'Arctique et de l'Antarctique et au-dessus des pôles. L'intensité des orages suit le soleil : les orages maximums se produisent en été (dans les latitudes moyennes) et dans la journée après-midi. Les orages minimaux enregistrés se produisent avant le lever du soleil. Les orages sont également affectés par les caractéristiques géographiques de la région : de forts centres d'orages sont situés dans les régions montagneuses de l'Himalaya et de la Cordillère.

Le nombre annuel moyen de jours avec un orage dans certaines villes de Russie :

Ville	Nombre de jours avec tonnerre
Arkhangelsk	20
Astrakan	14
Barnaoul	32
Blagovechtchensk	28
Briansk	28
Vladivostok	13
Volgograd	21
Voronej	26
Ekaterinbourg	28
Irkoutsk	15
Kazan	28
Kaliningrad	18
Krasnoïarsk	24
Moscou	24
Mourmansk	4
Nijni Novgorod	28
Novossibirsk	20
Omsk	27
Orenbourg	28
Petropavlovsk-Kamtchatski	1
Rostov-sur-le-Don	31
Samara	25
Saint-Pétersbourg	16
Saratov	28
Sotchi	50
Stavropol	26
Syktyvkar	25
Tomsk	24
Oufa	31
Khabarovsk	25
Khanty-Mansiysk	20
Tcheliabinsk	24
Tchita	27
Ioujno-Sakhalinsk	7
Iakoutsk	12

Étapes de développement d'un nuage d'orage

avec un chauffage inégal de la couche superficielle d'air sur une surface sous-jacente différente. Par exemple, au-dessus de la surface de l'eau et du sol en raison des différences de température de l'eau et du sol. Au-dessus des grandes villes, l'intensité de la convection est beaucoup plus élevée qu'au voisinage de la ville.
lorsque l'air chaud monte ou est déplacé par de l'air froid sur les fronts atmosphériques. La convection atmosphérique aux fronts atmosphériques est beaucoup plus intense et plus fréquente que lors de la convection intramasse. Souvent, la convection frontale se développe simultanément avec des nuages nimbostratus et des précipitations importantes, qui masquent les cumulonimbus résultants.
lorsque l'air monte dans les zones de chaînes de montagnes. Même de petites élévations du terrain entraînent une augmentation de la formation de nuages (en raison de la convection forcée). Les hautes montagnes créent des conditions particulièrement difficiles pour le développement de la convection et augmentent presque toujours sa fréquence et son intensité.

Tous les nuages d'orage, quel que soit leur type, passent par des stades successifs d'un cumulus, d'un stade de nuage d'orage mature et d'un stade de désintégration.

Classement nuage d'orage

Au 20e siècle, les orages étaient classés selon les conditions de formation : intramasse, frontaux ou orographiques. Il est maintenant plus courant de classer les orages selon les caractéristiques des orages eux-mêmes, et ces caractéristiques dépendent principalement de l'environnement météorologique dans lequel l'orage se développe.
La principale condition nécessaire à la formation des nuages orageux est l'état d'instabilité de l'atmosphère, qui forme des courants ascendants. Selon l'ampleur et la puissance de ces flux, des nuages orageux de différents types se forment.

unicellulaire

Les cumulonimbus unicellulaires (Cumulonimbus, Cb) se développent les jours de vents faibles dans un champ barique à faible gradient. Ils sont aussi appelés intramasse ou locaux. Ils sont constitués d'une cellule convective avec un flux ascendant dans sa partie centrale, ils peuvent atteindre l'intensité de la foudre et de la grêle et s'effondrer rapidement avec les précipitations. Les dimensions d'un tel nuage sont les suivantes: transversale - 5-20 km, verticale - 8-12 km, espérance de vie - environ 30 minutes, parfois jusqu'à 1 heure. Les changements météorologiques graves après un orage ne se produisent pas.
La formation des nuages commence par l'apparition d'un cumulus de beau temps (Cumulus humilis). Dans des conditions favorables, les cumulus résultants croissent rapidement dans les directions verticale et horizontale, tandis que les courants ascendants sont situés presque dans tout le volume du nuage et augmentent de 5 m/s à 15-20 m/s. Les avals sont très faibles. L'air ambiant pénètre activement dans le nuage en raison du mélange à la limite et au sommet du nuage. Le nuage passe au stade de cumulus moyen (Cumulus mediocris). Les plus petites gouttes d'eau formées à la suite de la condensation dans un tel nuage se fondent en de plus grandes, qui sont emportées par de puissants flux ascendants. Le nuage est encore homogène, constitué de gouttelettes d'eau retenues par un flux ascendant - les précipitations ne tombent pas. Dans la partie supérieure du nuage, lorsque les particules d'eau pénètrent dans la zone de températures négatives, les gouttes commencent progressivement à se transformer en cristaux de glace. Le nuage devient un puissant cumulus (Cumulus congestus). La composition mixte du nuage conduit à l'élargissement des éléments nuageux et à la création de conditions propices aux précipitations et à la formation de décharges de foudre. Un tel nuage est appelé un cumulonimbus (Cumulonimbus) ou (dans un cas particulier) un cumulonimbus chauve (Cumulonimbus calvus). Les flux verticaux y atteignent 25 m/s, et le niveau du sommet atteint une hauteur de 7-8 km.
L'évaporation des particules de précipitation refroidit l'air ambiant, ce qui entraîne une augmentation supplémentaire des courants descendants. Au stade de maturité, les courants d'air ascendants et descendants sont présents dans le nuage en même temps.
Au stade de désintégration, le nuage est dominé par des courants descendants, qui recouvrent progressivement l'ensemble du nuage.

Orages à grappes multicellulaires

Orages multicellulaires (lignes de grains)

Les orages multicellulaires sont une ligne d'orages avec un front de rafales long et bien développé sur la ligne de front. La ligne de grains peut être continue ou contenir des lacunes. La ligne multicellulaire qui approche ressemble à un mur sombre de nuages, couvrant généralement l'horizon du côté ouest (dans l'hémisphère nord). Un grand nombre de courants d'air ascendants/descendants étroitement espacés nous permet de qualifier ce complexe d'orages d'orage multicellulaire, bien que sa structure orageuse diffère fortement d'un orage à grappes multicellulaires. Les lignes de grains peuvent produire de la grosse grêle (plus de 2 cm de diamètre) et des averses intenses, mais elles sont connues pour créer de forts courants descendants et des vents cisaillants qui sont dangereux pour l'aviation. La ligne de grains a des propriétés similaires à celles d'un front froid, mais est le résultat local de l'activité orageuse. Souvent, une ligne de grains se produit à l'avant d'un front froid. Sur les images radar, ce système ressemble à un arc courbe (écho d'arc). Ce phénomène est typique de l'Amérique du Nord, en Europe et sur le territoire européen de la Russie, il est observé moins fréquemment.

Orages supercellulaires

Une supercellule est le nuage d'orage le plus organisé. Les nuages supercellulaires sont relativement rares, mais constituent la plus grande menace pour la santé, la vie et les biens humains. Un nuage supercellulaire est similaire à un nuage à une seule cellule en ce sens que les deux ont la même zone de courant ascendant. La différence réside dans la taille de la supercellule: un diamètre d'environ 50 km, une hauteur de 10-15 km (souvent la limite supérieure pénètre dans la stratosphère) avec une seule enclume semi-circulaire. La vitesse du flux ascendant dans un nuage supercellulaire est beaucoup plus élevée que dans les autres types de nuages orageux : jusqu'à 40-60 m/s. La principale caractéristique qui distingue un nuage supercellulaire des autres types de nuages est la présence de rotation. Un courant ascendant en rotation dans un nuage supercellulaire (appelé mésocyclone dans la terminologie radar) crée des événements météorologiques extrêmes, tels que de la grosse grêle (2 à 5 cm de diamètre, parfois plus), des grains avec des vitesses allant jusqu'à 40 m/s et de fortes tornades destructrices. Les conditions environnementales sont un facteur majeur dans la formation d'un nuage supercellulaire. Une très forte instabilité convective de l'air est nécessaire. La température de l'air près du sol (avant un orage) devrait être de +27 ... +30 et plus, mais la principale condition nécessaire est le vent de direction variable, qui provoque une rotation. De telles conditions sont obtenues avec un cisaillement du vent dans la moyenne troposphère. Les précipitations formées dans le courant ascendant sont transportées le long du niveau supérieur du nuage par un fort flux dans la zone de courant descendant. Ainsi, les zones des flux ascendants et descendants sont séparées dans l'espace, ce qui assure la durée de vie du nuage pendant une longue période de temps. Il y a généralement une pluie légère au bord d'attaque d'un nuage supercellulaire. De fortes pluies se produisent près de la zone de courant ascendant, tandis que les précipitations les plus fortes et la grosse grêle tombent au nord-est de la zone principale de courant ascendant. Les conditions les plus dangereuses se produisent près de la zone principale de courant ascendant (généralement déplacée vers l'arrière de l'orage).

Caractéristiques physiques des nuages orageux

Des études aériennes et radar montrent qu'une seule cellule orageuse atteint généralement une hauteur d'environ 8 à 10 km et vit environ 30 minutes. Un orage isolé se compose généralement de plusieurs cellules à divers stades de développement et dure de l'ordre d'une heure. Les gros orages peuvent atteindre des dizaines de kilomètres de diamètre, leur pic peut atteindre des hauteurs de plus de 18 km et ils peuvent durer de nombreuses heures.

Amont et aval

Averses

Dans certains orages, des courants descendants intenses se développent, créant des vents destructeurs à la surface de la terre. Selon la taille, ces courants descendants sont appelés grains ou micrograins. Un grain de plus de 4 km de diamètre peut créer des vents jusqu'à 60 m/s. Les micrograins sont plus petits, mais créent des vents allant jusqu'à 75 m/s. Si l'orage qui génère le grain est formé d'air suffisamment chaud et humide, alors le micrograin sera accompagné d'averses de pluie intenses. Cependant, si l'orage est formé à partir d'air sec, les précipitations peuvent s'évaporer durant l'automne (bandes de précipitations aéroportées ou virga) et la microrafale sera sèche. Les courants descendants constituent un grave danger pour les aéronefs, en particulier lors du décollage ou de l'atterrissage, car ils créent du vent près du sol avec des changements soudains de vitesse et de direction.

Développement vertical

Turbulence

Un avion volant à travers un nuage orageux (il est interdit de voler dans des cumulonimbus) se retrouve généralement dans une turbulence qui propulse l'avion vers le haut, vers le bas et sur les côtés sous l'influence d'écoulements nuageux turbulents. Les turbulences atmosphériques créent une sensation d'inconfort pour l'équipage et les passagers de l'avion et provoquent des contraintes indésirables sur l'avion. La turbulence est mesurée en différentes unités, mais le plus souvent elle est définie en unités de g - accélération de chute libre (1g = 9,8 m/s 2). Une rafale d'un g crée des turbulences dangereuses pour les aéronefs. Dans la partie supérieure des orages intenses, des accélérations verticales jusqu'à trois g ont été enregistrées.

Mouvement

La vitesse et le mouvement d'un nuage orageux dépendent de la direction du vent, tout d'abord de l'interaction des flux ascendants et descendants du nuage avec les flux d'air porteur dans les couches intermédiaires de l'atmosphère dans lesquelles se développe un orage. La vitesse de déplacement d'un orage isolé est généralement de l'ordre de 20 km/h, mais certains orages se déplacent beaucoup plus rapidement. Dans des situations extrêmes, un nuage orageux peut se déplacer à des vitesses de 65 à 80 km / h - lors du passage de fronts froids actifs. Dans la plupart des orages, à mesure que les anciennes cellules orageuses se dissipent, de nouvelles cellules orageuses émergent successivement. Avec un vent faible, une cellule individuelle peut parcourir une très courte distance au cours de sa vie, moins de deux kilomètres ; cependant, dans les orages plus importants, de nouvelles cellules sont déclenchées par le courant descendant sortant de la cellule mature, donnant l'impression d'un mouvement rapide qui ne correspond pas toujours à la direction du vent. Dans les grands orages multicellulaires, il existe un schéma où une nouvelle cellule se forme à droite du flux d'air porteur dans l'hémisphère nord et à gauche du flux d'air porteur dans l'hémisphère sud.

Énergie

Phénomènes météorologiques sous les orages

Courants descendants et fronts de grains

Les courants descendants des orages se produisent à des altitudes où la température de l'air est inférieure à la température de l'espace environnant, et ce flux devient encore plus froid lorsque les particules de glace des précipitations commencent à y fondre et que les gouttes de nuages s'évaporent. L'air dans le courant descendant est non seulement plus dense que l'air ambiant, mais il porte également un moment cinétique horizontal différent de celui de l'air ambiant. Si un courant descendant se produit, par exemple, à une hauteur de 10 km, il atteindra la surface de la Terre avec une vitesse horizontale nettement supérieure à la vitesse du vent près de la Terre. Près du sol, cet air est entraîné avant un orage à une vitesse supérieure à la vitesse de l'ensemble du nuage. C'est pourquoi un observateur au sol sentira l'approche d'un orage le long d'un courant d'air froid avant même que le nuage d'orage ne soit au-dessus de sa tête. Le courant descendant se propageant le long du sol forme une zone d'une profondeur de 500 mètres à 2 km avec une nette différence entre l'air froid du courant et l'air chaud et humide à partir duquel l'orage se forme. Le passage d'un tel front de grains est facilement déterminé par l'augmentation du vent et une chute brutale de la température. En cinq minutes, la température de l'air peut chuter de 5 °C ou plus. Le grain forme une porte de grain caractéristique avec un axe horizontal, une forte baisse de température et un changement de direction du vent.

Tornades

Une tornade est un puissant tourbillon à petite échelle sous des nuages orageux avec un axe approximativement vertical mais souvent incurvé. De la périphérie au centre de la tornade, il y a une chute de pression de 100-200 hPa. La vitesse du vent dans les tornades peut dépasser 100 m/s, théoriquement elle peut atteindre la vitesse du son. En Russie, les tornades se produisent relativement rarement. La fréquence la plus élevée de tornades se produit dans le sud de la partie européenne de la Russie.

Livni

Dans les petits orages, le pic de cinq minutes de précipitations intenses peut dépasser 120 mm/h, mais le reste de la pluie a une intensité inférieure d'un ordre de grandeur. Un orage moyen produit environ 2 000 mètres cubes de pluie, mais un gros orage peut en produire dix fois plus. De grands orages organisés associés à des systèmes convectifs à moyenne échelle peuvent produire de 10 à 1000 millions de mètres cubes de précipitations.

Structure électrique d'un nuage d'orage

mécanisme d'électrification

De nombreux mécanismes ont été proposés pour expliquer la formation de la structure électrique d'un nuage orageux, et ce domaine de la science est encore un domaine de recherche active. L'hypothèse principale est basée sur le fait que si les particules de nuage plus grandes et plus lourdes sont principalement chargées négativement et que les petites particules plus légères portent une charge positive, alors la séparation spatiale des charges d'espace se produit en raison du fait que les grosses particules tombent à une vitesse plus élevée que petits composants cloud. Ce mécanisme est généralement cohérent avec les expériences de laboratoire, qui montrent un fort transfert de charge lorsque des particules de granulés de glace (grain - particules poreuses de gouttelettes d'eau gelées) ou des particules de grêle interagissent avec des cristaux de glace en présence de gouttelettes d'eau surfondues. Le signe et l'amplitude de la charge transférée lors des contacts dépendent de la température de l'air ambiant et de la teneur en eau du nuage, mais aussi de la taille des cristaux de glace, de la vitesse de collision et d'autres facteurs. Il est également possible l'action d'autres mécanismes d'électrification. Lorsque l'amplitude de la charge électrique volumique accumulée dans le nuage devient suffisamment grande, une décharge de foudre se produit entre les zones chargées de signe opposé. Une décharge peut également se produire entre un nuage et le sol, un nuage et une atmosphère neutre, un nuage et l'ionosphère. Dans un orage typique, les deux tiers à 100 % des décharges sont des décharges intranuageuses, des décharges internuages ou des décharges nuage-air. Les autres sont des rejets nuage-sol. Ces dernières années, il est devenu clair que la foudre peut être déclenchée artificiellement dans un nuage qui, dans des conditions normales, ne passe pas au stade d'orage. Dans les nuages qui ont des zones d'électrisation et créent des champs électriques, la foudre peut être déclenchée par des montagnes, des immeubles de grande hauteur, des avions ou des fusées qui se trouvent dans la zone de forts champs électriques.

Précautions lors d'un orage

Les précautions sont dues au fait que la foudre frappe principalement des objets plus hauts. En effet, la décharge électrique suit le chemin de moindre résistance, c'est-à-dire le chemin le plus court.

Pendant un orage, ne pas :

être à proximité de lignes électriques;
se cacher de la pluie sous les arbres (surtout sous les arbres grands ou solitaires);
nager dans les plans d'eau (puisque la tête du nageur dépasse de l'eau, de plus, l'eau, en raison des substances qui y sont dissoutes, a une bonne conductivité électrique);
être dans un espace ouvert, dans un "champ ouvert", puisque dans ce cas une personne dépasse de manière significative au-dessus de la surface ;
gravir des collines, y compris sur les toits des maisons ;
utiliser des objets métalliques;
être près des fenêtres;
faire du vélo et de la moto ;
utiliser un téléphone portable (les ondes électromagnétiques ont une bonne conductivité électrique).

Le non-respect de ces règles entraîne souvent la mort ou des brûlures et des blessures graves.

Signaler les "facteurs dangereux des décharges de foudre". Formation de décharges de foudre Courants descendants et fronts de grains

Activité

Développement d'orages

Classification

Vitesse de mouvement

mécanisme d'électrification

Formation de la foudre : théorie des processus

Charges d'un nuage d'orage et leur distribution

YouTube encyclopédique

Les sous-titres

Géographie des orages

Étapes de développement d'un nuage d'orage

Classement nuage d'orage

unicellulaire

Orages à grappes multicellulaires

Orages multicellulaires (lignes de grains)

Orages supercellulaires

Caractéristiques physiques des nuages ​​orageux

Amont et aval

Averses

Développement vertical

Turbulence

Mouvement

Énergie

Phénomènes météorologiques sous les orages

Courants descendants et fronts de grains

Tornades

Livni

Structure électrique d'un nuage d'orage

mécanisme d'électrification

Précautions lors d'un orage

Caractéristiques physiques des nuages orageux