Recherchez sur tout Techno-Science.net
       
Techno-Science.net : Suivez l'actualité des sciences et des technologies, découvrez, commentez
Posté par Michel le Mardi 15/04/2008 à 00:00
Déclencher la foudre par laser
L'équipe de chercheurs franco-germano-suisse Téramobile (1) a réussi pour la première fois à créer des micro-décharges dans un nuage d'orage grâce à un laser: un nouveau pas pour déclencher la foudre. Ces résultats, obtenus lors d'une campagne d'expériences de terrain, sont publiés le 14 avril 2008 sur le site de la revue Optics Express.


Jérôme Kasparian, chercheur au Laboratoire Spectrométrie ionique et moléculaire (Lasim),
règle le chemin du faisceau laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le terme laser provient de l'acronyme anglo-américain...) sur le toit (Le toit est la structure couvrant la partie supérieure d'un édifice, permettant principalement de protéger son intérieur contre les intempéries et l'humidité.) du hangar (Un hangar est un bâtiment souvent réduit à une couverture et servant à abriter des véhicules, des aéronefs, à stocker des...) où est abrité le Téramobile.
Le gros tube protège le laser de la pluie (La pluie désigne généralement une précipitation d'eau à l'état liquide tombant de nuages vers le sol. Il s'agit d'un...) à sa sortie du hangar.
Dans la main (La main est l’organe préhensile effecteur situé à l’extrémité de l’avant-bras et relié à ce dernier par le poignet....) droite, un viseur infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des micro-ondes.) permet de voir, sur l'écran tenu dans la main gauche,
le faisceau laser alors qu'il est invisible à l'oeil nu
(il est dans l'infrarouge, à une longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en...) d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière. Une onde transporte...) de 800 nanomètres)

Les expériences de terrain ont été réalisées au cours de l’été 2004 au Laboratoire Langmuir du New Mexico (Mexico (en espagnol Ciudad de México) est la capitale du Mexique ; elle est située dans les hauteurs du centre du pays à une altitude de 2200 m. Elle est souvent désignée par l'appellation officielle...) Tech (États-Unis), une station permanente d’étude de la foudre (La foudre est un phénomène naturel de décharge électrostatique disruptive qui se produit lorsque de l'électricité statique s'accumule entre des nuages d'orage ou entre un tel...) choisie pour la fréquence des orages qui l’atteignent. Située dans les Montages Rocheuses à 3200 mètres d’altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau de base. C'est une des composantes géographique et biogéographique qui explique la répartition de la vie...), elle est équipée d’un réseau d’antennes pour détecter et localiser en trois dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur, ou bien son diamètre si c'est une pièce de...) l’activité électrique des nuages.

Pour ces expériences, les chercheurs se sont appuyés sur les performances exceptionnelles du laser Téramobile, le laser mobile le plus puissant au monde (Le mot monde peut désigner :), qu’ils ont transporté aux États-Unis pour la première fois à cette occasion. Ce laser produit des flashes extrêmement puissants (4 térawatts, c’est-à-dire 4000 milliards de Watts, l’équivalent de 1000 centrales électriques) pendant un très bref instant (L'instant désigne le plus petit élément constitutif du temps. L'instant n'est pas intervalle de temps. Il ne peut donc être considéré comme une durée.) (100 femtosecondes, soit un dix-millième de milliardième de seconde). Avec une telle puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :), le laser ionise (2) l’air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire de pressuriser les cabines des avions et...), qui devient conducteur de l’électricité sur une distance de plus de 100 mètres, bien plus longue qu’un paratonnerre (Le paratonnerre est un dispositif inventé en 1752 par Benjamin Franklin. Il était conçu à l'origine afin d'« écouler à la terre...) classique. Le filament conducteur généré par le laser, pointé vers les nuages d’orage (Un orage, de l'ancien français ore qui signifiait vent, est une perturbation atmosphérique d'origine convective associée à un type de nuage particulier : le cumulonimbus. Ce dernier est à forte...), se comporte comme une pointe métallique dirigée vers une électrode chargée. Il initie des « décharges couronnes », de petites décharges diffuses aux effluves bleutées que l’on observe souvent par temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) d’orage à l’extrémité des piolets des alpinistes ou des mâts des bateaux.

Pour dépasser le stade (Un stade (du grec ancien στ?διον stadion, du verbe ?στημι istêmi, « se tenir droit et ferme ») est un équipement...) de la décharge couronne et déclencher des éclairs, il est nécessaire d’allonger la durée de l’ionisation (L'ionisation est l'action qui consiste à enlever ou ajouter des charges à un atome ou une molécule. L'atome - ou la molécule - en perdant ou en gagnant des charges n'est plus neutre...) générée par le laser, qui est actuellement limitée à une microseconde (un millionième de seconde). Les chercheurs travaillent donc à mettre au point (Graphie) un laser dix fois plus puissant, qui pourrait voir le jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport...) d’ici deux ans et qui permettrait cette fois de déclencher la foudre.

Outre la possibilité de déclencher des éclairs au moment voulu pour les étudier ou tester des techniques de protection, le contrôle de la foudre par laser pourrait à terme contribuer à protéger des installations sensibles en déviant les éclairs vers un point d’impact ne présentant aucun danger.

Notes:

(1) La collaboration Téramobile associe les laboratoires suivants:
-Forschungszentrum Dresden-Rossendorf, Allemagne
-Groupe de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens...) appliquée, Université de Genève, Suisse
-Institut de physique expérimentale, Université Libre de Berlin, Allemagne
-Laboratoire de Spectrométrie Ionique et Moléculaire (LASIM, CNRS-Université Lyon 1), Villeurbanne, France
-Laboratoire d'Optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) Appliquée (LOA, CNRS-ENSTA-Ecole Polytechnique), Palaiseau, France.
(2) Le laser « arrache » les électrons aux molécules d'air. Les électrons libres peuvent alors conduire l'électricité.


Commentez et débattez de cette actualité sur notre forum Techno-Science.net. Vous pouvez également partager cette actualité sur Facebook, Twitter et les autres réseaux sociaux.
Icone partage sur Facebook Icone partage sur Twitter Partager sur Messenger Icone partage sur Delicious Icone partage sur Myspace Flux RSS
Source: CNRS
Illustration: © Claude Delhaye, CNRS Images photothèque