Aller au contenu principal
Pour la première fois, des chercheurs ont réussi à capturer en détail le moment précis où deux courants électriques se rencontrent pour former un éclair, révélant au passage comment ce processus génère de puissants rayons gamma sur notre planète. Cette observation confirme une théorie selon laquelle les flashs de rayons gamma terrestres (ou TGF pour Terrestrial Gamma-ray Flash) sont générés par des champs électriques intenses qui propulsent les électrons à des vitesses proches de celle de la lumière.
Une formation plus complexe qu’il n’y paraît
L’équipe de recherche, dirigée par le physicien Yuuki Wada de l’université d’Osaka, a mis en place une installation technologique avancée dans la ville de Kanazawa, au Japon. Cette plateforme multi-capteur avait pour but d’observer des éclairs au ralenti, et ce, à travers plusieurs longueurs d’onde. Le tout avec une précision de l’ordre de la microseconde. Les résultats de cette recherche ont été publiés dans la revue Science Advances.
La création d’un éclair entre un nuage et le sol, bien qu’extrêmement rapide, nécessite plusieurs étapes. Un canal d’air ionisé, appelé « traceur de foudre », doit d’abord se former pour permettre aux courants électriques de circuler. Ce traceur peut descendre des nuages ou remonter du sol, dans un environnement où l’air, naturellement peu conducteur, a été ionisé par l’accumulation de charges électriques.
Les flashs gamma terrestres
Les TGF, quant à eux, sont le résultat d’un processus appelé « avalanche d’électrons relativistes à la dérive ». Dans les champs électriques puissants générés par les orages, les électrons sont accélérés à des vitesses relativistes, proches de celle de la lumière. Lorsqu’ils sont brusquement ralentis par des collisions avec des noyaux atomiques dans l’atmosphère, ils perdent de l’énergie sous forme de rayons gamma, un type de rayonnement appelé « bremsstrahlung ».
Pour mieux comprendre ce phénomène, les chercheurs ont installé un appareil au sol capable de surveiller les éclairs en temps réel, en capturant des données sur les longueurs d’onde radio, optiques et à haute énergie, avec une précision atteignant la microseconde. Les résultats montrent que les TGF se produisent avant les éclairs, bien que cet intervalle de temps soit si bref qu’il semble simultané à l’œil humain.
Les chercheurs ont documenté une interaction entre deux éclairs opposés. L’un, chargé négativement, descendait d’un nuage vers une tour de télédiffusion, tandis que l’autre, chargé positivement, montait depuis cette même tour. Juste avant leur rencontre, un champ électrique intense s’est formé entre eux, accélérant les électrons à des vitesses vertigineuses. Le premier photon de rayons gamma a été enregistré seulement 31 microsecondes avant que les éclairs ne se rejoignent, et l’émission complète de TGF s’est poursuivie jusqu’à 20 microsecondes après leur collision.
Une observation révolutionnaire
Selon M. Wada, analyser des phénomènes extrêmes comme les TGF issus des éclairs nous aide à mieux comprendre les mécanismes énergétiques qui se produisent dans l’atmosphère terrestre.
C’est la première fois que ce processus est observé et documenté avec autant de précision, offrant une compréhension inédite de la manière dont les orages génèrent suffisamment d’énergie pour produire des rayons gamma, l’une des formes les plus énergétiques de lumière dans le spectre électromagnétique.
« Ces observations multi-capteurs sont une première mondiale », affirme Harufumi Tsuchiya, physicien à l’Agence japonaise de l’énergie atomique. Bien que certains aspects restent encore mystérieux, cette avancée nous permet de mieux appréhender le mécanisme derrière ces étonnantes émissions de rayons gamma.
Par ailleurs, voila pourquoi il ne faut jamais prendre une douche pendant un orage.