Des sylphes gigantesques observés depuis le Pic du Midi
Publié par Michel le 09/10/2009 à 00:00
Source: CNRS / INSU
Illustrations: Observatoire Midi-Pyrénées & © Météosat
Dans la nuit du 1er au 2 septembre 2009, une équipe du Laboratoire d'aérologie de l'Observatoire Midi-Pyrénées a pu filmer le développement de plusieurs sylphes de très grande taille à l'aide d'une caméra très sensible installée au Pic du Midi.


Un des plus spectaculaires sylphes détectés le 1er septembre 2009, à 2h33min16s TU et montrant
plusieurs éléments de type "carotte (La carotte (Daucus carota) est une plante bisannuelle de la famille des apiacées (anciennement ombellifères), largement cultivée pour sa racine pivotante charnue, comestible, de couleur...)" produits quelques millisecondes
après des éclairs positifs avec des pics de courant de 153 kA.
Leur développement vertical (Le vertical (rare), ou style vertical, est un style d’écriture musicale consistant en accords plaqués.) est particulièrement élevé, de l'ordre de 70 km, pour une extension
horizontale d'environ 80 km. Alors qu'en général les sylphes se propagent vers le bas sous la forme
de streamers pouvant atteindre au maximum une 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...) d'environ 40 km, ils sont "descendus
ce jour-là jusque dans la stratosphère (La stratosphère est la seconde couche de l'atmosphère terrestre, se situant au-dessus de la troposphère et sous la mésosphère. Les températures atteintes dans...), à moins de 30 km d'altitude
ce qui suggère des conditions particulièrement favorables.

Les sylphes (sprites en anglais) sont des phénomènes lumineux transitoires (TLE) assez spectaculaires, découverts "par hasard (Dans le langage ordinaire, le mot hasard est utilisé pour exprimer un manque efficient, sinon de causes, au moins d'une reconnaissance de cause à effet d'un événement.)" en 1989 lors d'essais de nuit d'une caméra (Le terme caméra est issu du latin : chambre, pour chambre photographique. Il désigne un appareil de prise de vues animées, pour le cinéma, la télévision ou la vidéo.) vidéo (La vidéo regroupe l'ensemble des techniques, technologie, permettant l'enregistrement ainsi que la restitution d'images animées, accompagnées ou non de son, sur un support adapté à l'électronique et non...) par une équipe de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et...) du Minnesota. Difficilement visibles à l'oeil nu, ils peuvent en effet apparaître sur des vidéos obtenues avec des caméras très sensibles, typiquement de l'ordre du millilux en noir et blanc (Le noir et blanc sont considérés ou non comme des couleurs selon la discipline qui en parle : imprimerie, photographie, physique, peinture, théorie de...). Ils se produisent la plupart du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) au-dessus des zones stratiformes d'orages de type méso-échelle, lorsque ceux-ci sont en fin de vie (La vie est le nom donné :). Ce sont des décharges électriques qui se présentent sous diverses formes (colonnes, carottes, méduses...) et qui se développent dans la mésosphère (La mésosphère est la couche de l'atmosphère terrestre comprise entre 50 km d'altitude, au-dessus de la stratosphère et 90 km d'altitude. La frontière...).

Il existe d'autres types de TLE, les elfes, jets, halos et trolls, qui se distinguent les uns des autres par leur forme et par leurs conditions et régions de développement. Les sylphes sont produits quelques millisecondes à quelques dizaines de millisecondes après un éclair nuage-sol, celui-ci neutralisant une grande quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un groupe de choses.) de charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement ou un bénéfice non...) positive dans le nuage (Un nuage est une grande quantité de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en suspension dans l’atmosphère. L’aspect d'un nuage dépend de la lumière qu’il...) et créant ainsi à une certaine altitude, typiquement 70 km, les conditions nécessaires à une telle décharge. Les jets se développent à partir de sommets de 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...) élevés et se présentent sous la forme de décharges lumineuses coniques bleues pouvant atteindre jusqu'à 35-40 km de hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.). Les elfes, sortes de grands anneaux lumineux (100-300 km de diamètre) se formant (Dans l'intonation, les changements de fréquence fondamentale sont perçus comme des variations de hauteur : plus la fréquence est élevée, plus la hauteur perçue est haute et inversement. Chaque voyelle...) à la base de l'ionosphère (L’ionosphère est une région de l'atmosphère située entre la mésosphère et la magnétosphère, c'est-à-dire entre 60 et 800 km d'altitude. Elle est constituée de gaz fortement ionisé à très faible pression (entre 2.10-2 mb...), sont dus à des impulsions électromagnétiques très brèves générées par l'arc en retour d'éclairs nuage-sol très puissants.

Depuis la découverte de leur existence, les TLE ont suscité des programmes d'étude un peu partout dans le monde (Le mot monde peut désigner :) et leur observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré...) par des moyens au sol ou spatiaux est devenue courante. En France, le Laboratoire d'aérologie de l'Observatoire Midi-Pyrénées réalise des observations de TLE depuis quelques années dans le cadre des campagnes Eurosprite, notamment cette année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) avec une caméra installée au Pic du Midi et pilotée à distance par internet (Internet est le réseau informatique mondial qui rend accessibles au public des services variés comme le courrier électronique, la messagerie instantanée...).

Les conditions à réunir pour détecter ces phénomènes sont une bonne visibilité (En météorologie, la visibilité est la distance à laquelle il est possible de distinguer clairement un objet, quelle que soit l'heure. On peut mesurer la visibilité horizontale et verticale, souvent...) locale et un orage de taille suffisante se développant dans un rayon d'environ 700 km. Elles se retrouvent plusieurs fois par an pour un site donné et ce fut le cas au Pic du Midi dans la nuit du 1er au 2 septembre. Un orage développé dans le nord-est (Le nord-est est la direction à mi-chemin entre les points cardinaux nord et est. Le nord-est est opposé au sud-ouest.) de l'Espagne en début de nuit a pris une forme singulièrement circulaire vers 2h00 TU dans le Golfe (Un golfe (italien golfo, grec kolpos, pli) est une partie de mer avancée dans les terres, en général selon une large courbure.) du Lion (Le lion (Panthera leo) est un mammifère carnivore de la famille des félidés du genre Panthera (félins). Il est surnommé « le roi...) (voir image méteosat ci-dessous). Plusieurs sylphes et halos ont alors été vus par la caméra, certains atteignant des développements verticaux rarement observés.


Image Météosat de l'orage producteur de sylphes dans le Golfe du Lion à 02h00 TU le 02/09/2009.

À partir de 2013, le microsatellite TARANIS (Tool for the analysis of radiation from lightning and sprites, programme MYRIADE du CNES) observera depuis l'espace tous ces types d'événements lumineux ainsi que l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme...) des émissions qui leur sont lié, afin de mieux comprendre leur implication dans notre environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement tend actuellement à prendre...).

Ces phénomènes sont en effet les témoins de transferts importants d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) entre la troposphère (La troposphère est la partie de l'atmosphère terrestre située entre la surface du globe et une altitude d'environ 8 à 15 kilomètres, selon la latitude et la saison. Elle est...) et les couches supérieures et peuvent de ce fait jouer un rôle dans le circuit électrique (Un circuit électrique est un ensemble simple ou complexe de conducteurs et de composants électriques ou électroniques parcouru par un courant électrique.) global du système Terre-atmosphère, avoir une action sur la chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles...) de la mésosphère en participant à la production d'oxyde (Un oxyde est un composé de l'oxygène avec un élément moins électronégatif, c'est-à-dire tous sauf le fluor. Oxyde désigne également l'ion oxyde O2-.) d'azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de numéro atomique 7. Dans le langage courant, l'azote désigne le gaz diatomique...) ou encore être à l'origine d'émissions terrestres gamma très énergétiques (~ 20 MeV).
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