Comportement et interactions electriques des gouttes precipitantes dans un nuage d'orage

par JEAN-FRANCOIS GEORGIS

Thèse de doctorat en Terre, océan, espace

Sous la direction de S. CHAUZY.

Soutenue en 1996

à Toulouse 3 .

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  • Résumé

    C'est dans le nuage que la plupart des decharges orageuses sont initialisees malgre des champs electriques ambiants inferieurs au seuil disruptif de l'air. Les hydrometeores jouent donc un role important dans le declenchement des decharges en permettant localement un renforcement suffisant du champ. En particulier, c'est entre deux hydrometeores proches de polarite opposee et convenablement orientes dans l'alignement du champ ambiant que les conditions d'amorcage doivent etre les plus favorables. Nous avons alors choisi de modeliser le comportement de deux gouttes precipitantes de tailles et de charges donnees en interaction dans un champ electrique vertical typique d'un nuage d'orage. Le modele de deformation que nous avons elabore represente de la facon la plus complete possible l'ensemble des interactions entre les deux gouttes en tenant compte notamment, et pour la premiere fois, des effets aerodynamiques. Les informations obtenues, pour une intensite donnee du champ ambiant, sur le rayon de courbure ainsi que sur l'intensite du champ en tout point de surface des gouttes nous permettent ensuite de calculer l'altitude minimale a partir de laquelle la paire consideree peut amorcer une decharge. Ces altitudes sont conformes aux observations faites in situ concernant les regions du nuage ou naissent les eclairs. Dans certaines regions du nuage, la ou la structure electrique engendre un champ electrique essentiellement horizontal, les gouttes precipitantes sont fortement etirees horizontalement et cela d'autant plus qu'elles subissent aussi un aplatissement sous l'effet des forces aerodynamiques dues a leur chute. Leur rupture qui doit alors etre plus facile qu'en champ vertical doit favoriser le declenchement d'une decharge dans un champ plus faible. C'est ce que nous avons pu verifier en laboratoire en soumettant des gouttes de tailles differentes a un champ horizontal apres une chute libre d'environ 14 metres (distance necessaire pour leur permettre d'atteindre leur vitesse terminale). Enfin, nous avons analyse en detail les caracteristiques du courant de decharge amorce a l'extremite des gouttes polarisees negativement car c'est en polarite negative que l'emission corona a ete la moins bien etudiee jusqu'a present


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Informations

  • Détails : 174 P.
  • Annexes : 205 REF.

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