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Vous avez sûrement déjà observé un orage, ce spectacle saisissant où la foudre éclaire le ciel et le tonnerre fait vibrer la terre. Mais connaissez-vous l’origine de ce bruit retentissant ? Quels sont les éléments qui déterminent sa force et sa durée ? Comment mesurer la distance de l’éclair ? Nous vous révélons tout sur ce phénomène naturel qui nous attire et nous effraie à la fois.
Le tonnerre, le résultat de la chaleur de la foudre
Le tonnerre, c’est le bruit que fait la foudre, cette décharge électrique qui se produit entre des nuages ou entre un nuage et la terre. La foudre naît quand des morceaux de glace dans un nuage se heurtent et échangent leurs électrons, créant des charges positives et négatives. Ces charges s’accumulent et cherchent à s’équilibrer en se connectant avec le sol ou d’autres nuages. Quand cela arrive, une vague soudaine d’électrons se déplace à travers un canal d’air, créant un éclair.
Un éclair produit une énorme quantité d’énergie sous forme de chaleur et de lumière. Cette chaleur réchauffe l’air autour, qui se dilate et se contracte rapidement, envoyant des ondes de choc dans l’atmosphère. Ces ondes de choc sont perçues par nos oreilles comme le tonnerre.
Un son qui change selon plusieurs facteurs
Le tonnerre n’est pas un son simple avec un début et une fin. Il est composé de différentes fréquences et intensités, ce qui en fait un son complexe et variable. Plusieurs facteurs influencent le son du tonnerre :
- La forme en zigzag de la foudre fait que les sons provenant des différentes parties de l’éclair arrivent à nos oreilles à des moments différents, créant un son continu plutôt qu’un claquement net.
- Un coup de foudre est composé de plusieurs coups de tonnerre qui se produisent en l’espace de quelques secondes. Ces coups de tonnerre peuvent se superposer et produire une explosion de claquements et de roulements.
- La puissance et la force de l’éclair et du canal d’air qu’il traverse modifient également le son du tonnerre.
- L’affaiblissement est le processus par lequel les ondes sonores perdent de l’énergie en se propageant dans l’air. Les hautes fréquences sont plus affectées par l’affaiblissement que les basses fréquences. Ainsi, lorsque le son se propage sur une grande distance, les hautes fréquences s’allongent et se dissipent, tandis que les basses fréquences restent relativement intactes.
- La distance et l’environnement jouent aussi un rôle dans le son du tonnerre. Plus on est loin de la source de l’éclair, plus le son est faible et long. Les obstacles comme les montagnes ou les bâtiments peuvent réfléchir ou absorber le son du tonnerre.
Un son qui se divise en trois parties
Le tonnerre commence par un coup de tonnerre, un claquement sec et fort, causé par l’expansion explosive de l’air réchauffé par la foudre. Ce coup de tonnerre peut être entendu jusqu’à 16 km de la source de l’éclair.
Ensuite, il y a les coups de tonnerre, des claquements étouffés causés par la contraction de l’air refroidi après la foudre. Ces coups de tonnerre sont plus faibles et plus longs que le coup de tonnerre initial.
Finalement, il y a le roulement du tonnerre, un son grave et continu causé par l’affaiblissement, la réflexion et la superposition des ondes de choc. Le roulement du tonnerre est plus grave que le coup de tonnerre car les hautes fréquences sont plus facilement affaiblies que les basses fréquences. Le tonnerre s’éteint finalement sous la forme d’un roulement lointain.
Une distance calculable
Le fait que la lumière voyage plus vite que le son nous permet d’estimer la distance de la foudre en comptant le temps écoulé entre l’éclair et le tonnerre. La lumière se déplace à une vitesse d’environ 300 000 km par seconde, ce qui signifie que nous voyons l’éclair presque instantanément lorsqu’il se produit. Le son, quant à lui, met 3 secondes pour parcourir 1 km, ce qui explique que nous entendions le tonnerre beaucoup plus tard.
En divisant le temps total par 3, on obtient la distance parcourue par le son, qui est égale à la distance de l’éclair. Par exemple, si vous entendez le tonnerre 9 secondes après avoir vu l’éclair, cela signifie que l’éclair s’est produit à 3 km de vous.