C'est un phénomène que tout le monde a entendu mais que personne n'a pu voir - jusqu'à présent. À l'aide de fusées, de fil de cuivre et de matériel acoustique, les scientifiques ont créé des images éclatantes du tonnerre se propageant à partir d'un éclair.
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"C'est le premier du genre", a déclaré aujourd'hui Maher A. Dayeh, du Southwest Research Institute, lors d'une conférence de presse à l'Assemblée conjointe de l'American Geophysical Union à Montréal. «Ceci est juste une preuve de concept. Un affichage beaucoup plus sophistiqué nous donnerait plus de détails », ce qui permet d’enquêter sur les différentes parties d’un éclair ramifié.
La foudre frappe la Terre plus de quatre millions de fois par jour, ou des dizaines de fois par seconde. Les puissants verrous ont longtemps été un mystère, mais les scientifiques en apprennent de plus en plus sur la façon dont ils sont générés et où ils vont frapper. Par exemple, certaines recherches suggèrent que les rayons cosmiques de l’espace pourraient jouer un rôle dans le déclenchement de la foudre.
Le tonnerre est encore moins bien compris. Les chercheurs savent que la foudre réchauffe l'air et crée une onde de choc. De près, cela peut se manifester par un boom fort ou une fissure dure; plus loin, on n'entend que des rumeurs. «Nous comprenons les mécanismes généraux de l'apparition du tonnerre», dit Dayeh, mais les processus qui contribuent à ce son effrayant doivent encore être révélés.
Pour créer une image du tonnerre, Dayeh et ses collègues ont conçu «une oreille spéciale pour comprendre d'où vient le tonnerre». Leur technique repose sur une fusée portant un fil de cuivre conducteur, qui fournit un chemin prévisible à suivre pour la foudre. Un réseau de 15 microphones assis sur le sol a ensuite collecté les sons associés aux frappes déclenchées.
Pour étudier le tonnerre et les éclairs, imprévisibles par ailleurs, des scientifiques du SwRI lancent de petites roquettes traînant un fil de cuivre relié à la terre dans des nuages d'orage en Floride. Le fil de cuivre crée un chemin conducteur pour le boulon afin que l'équipe puisse concentrer ses instruments et mener plusieurs expériences. Crédit: UF / FIT ICLRT«Au lieu d'attendre un coup de foudre, vous apportez des éclairs», dit Dayeh. L’équipe a conduit ses expériences le 14 juillet dernier, alors que les conditions étaient propices aux orages près de Gainesville, en Floride. Après que la fusée soit montée, un éclair de vert éclaira le ciel. C'était le fil de cuivre qui brûlait. Ensuite, neuf éclairs violacés zigzaguant au sol, accompagnés du tonnerre enregistré avec les microphones. Dayeh a pris ces enregistrements et les a traités pour créer une image du son.
La première image de Dayeh était confuse et ressemblait un peu à l'art moderne. Il a même suggéré à sa femme de la suspendre au-dessus de leur cheminée, mais elle a refusé. Lorsqu'il filtrait les sons de basse fréquence et ne se concentrait que sur ceux supérieurs à 1 mégahertz, l'image était éclaircie et le tonnerre pouvait être déchiffré - les ondes sonores courbées en rouge et orange sur un fond de bleu et de vert.
Les scientifiques du SwRI ont comparé les photographies de longue exposition de deux éclairs déclenchés (en haut) avec des images acoustiques corrigées pour la propagation de la vitesse du son et les effets d'absorption atmosphérique (en bas). (Université de Floride, Florida Institute of Technology et Southwest Research Institute) 
Une photo de longue exposition (à gauche) montre un événement de foudre déclenché. Les scientifiques ont également tracé les données acoustiques mesurées sur la matrice (à droite), qui montraient clairement les signatures uniques des neuf coups de retour violets associés à l'événement déclenché. (Université de Floride, Florida Institute of Technology et Southwest Research Institute) La forme de la courbe correspond à celle de l'éclair, et le rouge le plus sombre, où le son était le plus fort, est apparu à la base du verrou, où il était fixé au sol. Maintenant que l’équipe a montré qu’il était possible de reproduire acoustiquement le tonnerre, Dayeh espère que la technique permettra de mieux comprendre ces phénomènes fascinants et parfois mortels.
