Sur le Säntis grâce au laser dévié pour la première fois la foudre

Pourquoi écrire et parler de la foudre en saison hivernale, alors que les orages et les cumulonimbus sont loin d'apparaître au-dessus de nos têtes ou à l'horizon ?
En effet, l'auteur d'un article de blog passionnant par MétéoSuisse il ne faisait pas référence à la saison en cours, mais à la publication des résultats de une étude dans la revue « Nature Photonics ».
Il se termine par une nouveauté sensationnelle : la foudre peut être déviée vers un objet désiré à l'aide d'un faisceau laser.

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Guerre contre un phénomène effrayant pour l'homme depuis la nuit des temps

Existe-t-il un moyen de contrôler la trajectoire des flèches ou des éclairs dans le ciel, qui pendant des millénaires ont instillé la peur chez l'homme et aussi chez les animaux ?
En météorologie, la foudre (appelée aussi coup de foudre) est un phénomène atmosphérique lié à l'électricité atmosphérique qui consiste en une décharge électrique importante, qui se produit entre deux corps à forte différence de potentiel.
Les coups de foudre les plus faciles à observer sont ceux entre nuage et nuage, mais ceux entre nuage et sol sont également courants.
De plus, tout objet en suspension dans l'atmosphère peut déclencher un coup de foudre : en effet, des coups de foudre ont été observés entre les nuages, les avions et le sol.
Un cas particulier est ce qu'on appelle la foudre en boule au sol, encore à l'étude et à la recherche, mais qui n'a pas eu une pertinence particulière ces derniers temps dans Suisse.
La foudre est décrite comme une décharge unique, mais les cas où une série de décharges se succèdent rapidement sont très fréquents.
Typiquement, l'intervalle de temps entre une décharge et la suivante peut varier entre 5 et 500 millisecondes, et la série globale peut durer jusqu'à une seconde et demie.

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Une grande différence de vitesse entre les composants de la foudre et du tonnerre

L'activité lumineuse associée à la décharge de la foudre est appelée flash, tandis que l'expansion du canal ionisé suite à la décharge génère une onde de choc très bruyante, le tonnerre.
Un observateur distant voit sensiblement l'éclair avant d'entendre le tonnerre, car le son se déplace beaucoup plus lentement que la vitesse de la lumière (environ 1238 km par heure contre 300.000 XNUMX km par seconde) et percevra donc un retard d'environ trois secondes pour chaque kilomètre de distance de la foudre .
L'intensité du courant électrique produit par la foudre varie typiquement entre 10 et 200 kiloampères : plus précisément, il s'agit d'une colonne de gaz ionisé ou de plasma.
La différence de potentiel aux bornes de la foudre dépend de la longueur de l'éclair : sachant que le potentiel de claquage diélectrique de l'air est de 3000 Volts/millimètre, un hypothétique éclair de 300 mètres de long sera généré par une tension énorme.
En réalité, le grand danger de foudre est dû, plutôt qu'aux hautes tensions, au courant circulant dans le canal d'air ionisé.
En effet, le plasma étant un excellent conducteur de courant, il permet la circulation de courants typiques de plusieurs milliers d'Ampères.
Considérez qu'environ 20 mA suffisent pour causer des dommages physiologiques par électrocution.

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Un canal paratonnerre créé au pied du pylône de transmission

Une équipe de chercheurs deUniversité de Genève enquêté sur cette question.
Säntis, le sommet des Préalpes à la frontière entre les cantons de Saint-Gall, Appenzell Rhodes-Intérieures et Appenzell Rhodes-Intérieures, situé à 2502 mètres d'altitude, a été choisi comme site de test.
Du haut de cette montagne, il est possible de voir six pays : la Suisse, l'Allemagne, le Liechtenstein, l'Autriche, la France et l'Italie.
La foudre frappe le mât de télécommunication du Säntis environ 400 fois par an.
Cela se traduit par l'une des fréquences de foudre les plus élevées au monde Suisse.

Vers une communication de données "quantique" par intrication

La montagne idéale pour mener des expériences, 124 mètres de haut

Pour cette raison, il est particulièrement indiqué de mener une étude de ce type sur la Säntis.
Pour cela, les chercheurs ont installé un faisceau laser au pied de la tour de transmission, haute de 124 mètres.
Le faisceau laser est dirigé au-dessus du sommet de la tour vers le nuage d'orage.
Le long de ce faisceau, les propriétés de l'air sont modifiées par le laser de manière à créer un canal conducteur pour la foudre.
Le canal conducteur se développe près du paratonnerre proprement dit du Säntis (la partie supérieure de la tour de télécommunication) dirigeant la décharge vers le paratonnerre, la déchargeant ensuite dans le sol.
Selon les auteurs de l'étude, lors du premier éclair survenu conjointement avec l'utilisation du laser, il a été observé que l'éclair pouvait suivre le faisceau laser sur près de 60 mètres.

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Depuis 2000 augmentation des décharges électriques dans le Napf et au nord des Alpes

MétéoSuisse a des données sur la foudre depuis 2000.
Hormis le Säntis, une légère augmentation de l'activité orageuse peut être observée sur le versant nord des Alpes, notamment en Suisse centrale et dans la région du Napf.
Le Napf est une montagne à la frontière entre les cantons de Berne et de Lucerne.
A 1.408 mètres d'altitude, c'est le sommet du Napfgebiet, la région vallonnée de Berne et de Lucerne.
Il est considéré géologiquement comme faisant partie du plateau suisse, bien qu'il soit parfois considéré comme faisant partie des Alpes de l'Emmental.

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Jean-Pierre Wolf : « Mieux conducteur d'air que des paratonnerres kilométriques… »

L'objectif de l'étude est de protéger les infrastructures critiques, telles que les aéroports, les parcs éoliens ou les centrales nucléaires, contre la foudre.
Un paratonnerre conventionnel a une portée limitée.
Il forme un point d'impact pour la foudre et conduit le courant électrique vers le sol.
Un faisceau laser peut pénétrer plus profondément dans le nuage et ainsi dévier la foudre vers un paratonnerre.
Le physicien auteur de l'étude, Jean-Pierre LoupIl a dit: « Pour les grandes structures comme les aéroports, un paratonnerre d'un kilomètre de haut serait nécessaire. À ce moment-là, nous avons eu l'idée d'utiliser des lasers pour rendre l'air conducteur ».
Le faisceau laser fonctionne par tous les temps car il peut pénétrer les nuages ​​ou le brouillard.

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