TRAVAUX PRATIQUES ENCADRES THEME : L’Homme et la Nature SUR-SUJET : L’énergie et environnement SUJET : L’énergie des orages PROBLEMATIQUE : Comment utiliser l’énergie produite par les orages et quelles en sont les conséquences à différentes échelles ? PLAN : I) Définition d’orage et d’éclair - formation d’un orage - formation d’un éclair - période et lieu préférentiels des orages - quelques chiffres II) Comment utiliser l’énergie des orages - biographie de franklin - réception de l’énergie par le paratonnerre - exploitation de l’énergie (capter, stocker et redistribuer) III) Les conséquences - sur l’environnement - sur l’homme - sur l’économie Document annexe : Lexique franco-anglais

Un cumulonimbus orageux, un nuage, est un immense réservoir de charges électriques. Les origines de ces charges électriques restent mystérieuses. On suppose qu’elles sont crées par les frottements provoqués par les nombreux tourbillons à l’intérieur du nuage entre les poussières, gouttes d’eau et cristaux qui le composent ou bien qu’elles résultent des changement d’état de l’eau (gaz, liquide, solide) dans le nuage. Ces charges électriques sont soit négatives soit positives. Le nuage orageux rassemblent des paquets de charges positives et des paquets de charges négatives. Ces paquets s’attirent mutuellement lorsqu’ils sont de signes opposés( deux charges de siqnes contraires s’attirent ). Si cette attraction devient trop forte, il y a un déclenchement d’une décharge électrique destinée à équilibrer les charges. C’est l’ECLAIR. I Il existe une attraction entre les charges négatives situées à la base du nuage et les charges positives qui s’accumulent au sol. La base du nuage et le sol représentent deux éléctrodes géantes séparées par une nappe d’air isolante. Celle-ci devient de moins en moins étanche au passage de l’électricité au fur et à mesure que l’attraction entre les forces devient plus forte. Quelques charges négatives du nuage finissent par s’extrairent, attirées par les charges positives au sol. II Les charges négatives tentent de trouver le meilleur chemin vers le sol, elles essayent différents chemins pour finalement les abandonner ce qui donnera comme résultat final le dessin d’une veritable arborescence de l’éclair dans l’air. Les charges positives au sol tentent aussi de trouver le plus court chemin pour remonter vers le ciel : elles s’accumulent sur des points élevés, comme la cîme des arbres, et en jaillissentmême pour former un petit arc électrique. III Les charges éléctriquent se rencontrent. L’éclair peut enfin emprunter le canal dessiné par les charges électriques pour déferler jusqu’au sol.

-La puissance d’un éclair est de 500MJ. En supposant qu’il y ait en moyenne 100 éclairs lors d’un orage, l’énergie moyenne produite par l’orage est de 50GJ. -Un courrant de 30 000 ampères est produit par un éclair, ce qui correspond environ à une tension de 100 millions de volts -La longueur d’un des éclair peut aller de 100m à 20km, sa vitesse atteint 40000km/s, donc un peu plus d’un dixième de la vitesse de la lumière -Le diamètre d’un orage varie entre 15 et 25km -32.000.000 d’éclairs frappent annuellement la surface terrestre -Il y a environs 20 millions d’orages par an