Pendant longtemps, les scientifiques n'ont pas pu expliquer pourquoi la foudre frappe deux fois au même endroit. Maintenant, ce mystère a été résolu. Une équipe internationale de chercheurs dirigée par l'Université de Groningen a utilisé le radiotélescope LOFAR pour étudier en détail les éclairs. Leurs travaux ont prouvé que les charges négatives dans un nuage de pluie ne sont pas déchargées en une seule fois. Ils sont partiellement conservés. Ce processus se déroule à l'intérieur de structures que les scientifiques ont appelées aiguilles. À travers eux, une charge négative peut envoyer une seconde décharge au sol. Les résultats ont été publiés le 18 avril dans la revue scientifique Nature.
Aiguilles
"Cette découverte est très différente de l'image actuelle dans laquelle la charge circule à travers les canaux de plasma directement d'une partie du nuage à une autre ou au sol", - a expliqué le professeur de physique à l'Université de Groningen.
Il n’a pas été possible de mener une telle étude plus tôt, faute d’équipement nécessaire. Mais grâce au dernier radiotélescope LOFAR, il a été possible de détecter les aiguilles et de déterminer leurs tailles. Ils mesurent 100 mètres de long et 5 mètres de diamètre.
Réseau basse fréquence (LOFAR) fabriqué en Hollande. Il se compose de plusieurs milliers d'antennes dispersées dans toute l'Europe du Nord. Ils sont connectés à l'ordinateur central à l'aide d'une fibre optique et peuvent fonctionner comme une seule unité.
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Le réseau basse fréquence est conçu pour les observations de radioastronomie, mais sa fonctionnalité lui permet d'être utilisé pour étudier la foudre.
À l'intérieur du cloud
Pour observer la foudre, les scientifiques n'ont utilisé que des antennes situées en Hollande, dont la superficie totale est de 3200 mètres carrés. Les données obtenues avec leur aide ont permis de voir ce qui se passe à l'intérieur du nuage pendant un orage.
La foudre se produit lorsque de forts courants ascendants créent une électricité statique spéciale dans les grands nuages, dont une partie devient chargée négativement et l'autre positivement.
Lorsque cette séparation de charge atteint un certain taux, une forte décharge apparaît, qui est communément appelée foudre. En règle générale, il commence dans une petite zone d'air chaud et ionisé, le soi-disant plasma.
Cette petite partie est convertie en un canal plasma ramifié. Il peut faire plusieurs kilomètres de long. Les pointes de canal positives accumulent les charges négatives du cloud. Ensuite, ils traversent le canal jusqu'à la pointe négative et la charge est déchargée.
Nouvel algorithme
Les chercheurs ont développé un nouveau système de réception des données du radiotélescope LOFAR. Il leur permet de visualiser le rayonnement de deux éclairs. Un horodatage très précis sur toutes les données et un réseau d'antennes ont permis aux scientifiques d'identifier les sources de rayonnement avec une haute résolution.
«Près de la zone centrale du radiotélescope, où la densité d'antenne est la plus élevée, la précision spatiale était d'environ un mètre», explique le professeur Scholten. De plus, les données obtenues ont permis de localiser 10 fois plus de sources VHF que d'autres systèmes d'imagerie 3D, avec une résolution temporelle de l'ordre de la nanoseconde. Cela a abouti à une image 3D haute résolution d'un coup de foudre.
Pause
Grâce à la recherche, il est devenu clair pourquoi il y a des ruptures dans le canal de sortie à l'endroit où les aiguilles se forment. Très probablement, ils déchargent des charges négatives du canal principal, qui retombe ensuite dans le nuage d'orage. Il s'est avéré qu'une diminution des charges dans le canal provoque un circuit ouvert. Mais lorsque la charge dans le nuage redevient élevée, le flux dans le canal est rétabli, ce qui entraîne une décharge de foudre répétée. C'est grâce à ce principe que la foudre frappera à plusieurs reprises la même zone.
Scholten a commenté la découverte comme suit: «Le rayonnement VHF le long du canal positif est provoqué par des décharges répétées régulièrement le long des canaux latéraux précédemment formés, les aiguilles. Ces aiguilles semblent épuiser les charges de manière pulsée. " «C'est un phénomène complètement nouveau», ajoute le professeur Joe Dwyer de l'Université du New Hampshire (USA), troisième auteur de l'article. "Nos nouvelles méthodes de surveillance capturent un grand nombre d'aiguilles dans la foudre qui n'étaient pas vues auparavant." Et Brian Hare conclut: "Grâce à ces observations, nous voyons qu'une partie du nuage se recharge, et vous pouvez comprendre pourquoi l'éclair dans le sol se répète plusieurs fois."
Tatiana Andreeva
