Tonnerre et éclairs

Il y a un orage en cours ! Qu'est-ce qui cause ces brillants éclairs de lumière et les gros boums qui suivent ? Pour le savoir, nous devons d'abord comprendre quelques éléments à propos de ces minuscules blocs de construction qui composent la matière — les atomes — et leur charge. Les atomes contiennent des protons, des électrons et des neutrons. Les protons ont une charge positive.

Les électrons ont une charge négative. Et les neutrons n'ont pas de charge. Le plus souvent, les atomes ont le même nombre de protons et d'électrons, donc leur charge est neutre. Mais parfois, les électrons sautent d'un atome à l'autre. Un atome qui perd des électrons devient chargé positivement.

Et un atome qui gagne des électrons supplémentaires devient chargé négativement. Qu'est-ce que cela a à voir avec le tonnerre et la foudre ? Nous y arrivons ! Voyons comment se comportent les atomes chargés... As-tu déjà marché sur un tapis pelucheux, puis atteint une poignée de porte et reçu un petit choc?

C'est parce que tu as récupéré une charge négative sur le tapis. Les charges négatives repoussent les autres charges négatives, et attirent des charges opposées, positives. Les charges opposées s'attirent ; les mêmes charges se repoussent. Alors quand tu as touché la poignée de la porte, la charge négative de ton corps a été attirée par la charge positive du métal. Le choc que tu as ressenti était des électrons circulant super vite de toi à la poignée de porte.

Tu pourrais dire que les électrons ont circulé à la vitesse de l'éclair ! C'est exact, la foudre est comme un choc électrique, mais à une échelle beaucoup plus grande. Les nuages que nous voyons pendant un orage contiennent des gouttelettes d'eau, des cristaux de glace et de la grêle. Lorsque ces particules se déplacent dans le nuage d'orage, les électrons sautent entre eux. De nombreux cristaux de glace deviennent chargés positivement, et une grande partie de la grêle devient chargée négativement.

Les cristaux de glace sont légers, et sont emportés vers le haut par l'air ascendant, tandis que la grêle est plus lourde, et tombe vers la partie inférieure du nuage. Ainsi, la partie supérieure du nuage devient chargée positivement et la partie inférieure devient chargée négativement. Les particules chargées négativement dans le nuage repoussent les particules chargées négativement dans le sol en dessous. Cela fait que les particules chargées négativement dans le sol sont poussées plus profondément dans la terre. Le sol à la surface devient chargé positivement.

Maintenant, les particules chargées négativement dans le nuage sont attirés par le sol chargé positivement. Les électrons du nuage se précipitent vers le sol… comme un éclair ! Qu'en est-il du tonnerre qui suit — d'où vient ce son ? Alors que l'éclair jaillit du ciel vers le sol il chauffe l'air qu'il traverse. Cette augmentation soudaine de la température fait que l'air se dilate, rapidement.

Nos oreilles entendent cette onde de choc sous la forme d'une forte détonation ou d'un crépitement — tonnerre ! La lumière voyage dans l'air beaucoup plus vite que le son. C'est pourquoi tu vois souvent un éclair en premier, puis tu entends le tonnerre quelques secondes plus tard. Alors maintenant tu sais que : la foudre se produit lorsqu'une charge électrique s'accumule à l'intérieur d'un nuage et tire sur une charge opposée au sol. Et le tonnerre se produit lorsque la chaleur de la foudre provoque une expansion soudaine de l'air qui l'entoure.

Si tu vois des éclairs, et entends le tonnerre presque immédiatement, tu sais que la foudre est très proche. Il est temps de se mettre à l'abri !