• Jets bleus et red sprites

     Nature insolite

    Jets bleus et red sprites

     Ces jets de lumière bleutés se révèlent être l'équivalent de nos éclairs : des éclairs inversés qui tentent d'établir une liaison électrique entre un nuage d'orage et l'ionosphère.  

    Les jets géants libèrent des quantités d'énergie phénoménales :

    cent fois, mille fois supérieures à nos « simples » éclairs.

    FARFADETS

    Les orages, les éclairs et le tonnerre ont de tout temps impressionné.

    Durant des années, des témoins ont rapporté la vision de lumières au-dessus des Cumulonimbus ( les nuages d'orages ).
    Plus particulièrement depuis une cinquantaine d'années, à partir du moment où les pilotes ont commencé à voler à très haute altitude, ils ont témoigné de véritables feux d'artifices se produisant au-dessus des orages.

    Tout comme :

    Les météorites qui ne pouvaient exister "puisqu'il n'y a pas de pierres dans le ciel".
    La foudre en boule qui n'était qu'une hallucination, une illusion d'optique ou une rémanence rétinienne qui laisse des traces de brûlures !!!.
    Ou maintenant encore, les OVNI qui ne sont dus qu'à des phénomènes naturels ou bien des canulars, qui leurrent même les radars !
    Et tous les phénomènes que la science disait impossibles...
    Les scientifiques ont ignoré et ridiculisé ces observations.

    Cela ne pouvait être que des phénomènes assimilés à des aurores boréales ou bien plus simplement des nuages illuminés par les éclairs, et cela en dépit des descriptions précises des pilotes qui ne correspondaient pas à ces manifestations.

    Il aura fallu attendre le début des années 90 pour qu'enfin des scientifiques, au vu des images rapportées par des avions expérimentaux de la NASA, se décident à étudier ce nouveau phénomène.

    Le professeur John R. Winckler et ses collègues de l'Université du Minnesota ont alors ouvert la voie des phénomènes électriques de très haute altitude. Ils ont, avec d'autres équipes, récolté des centaines d'observations à partir du sol, d'avions, de la Navette spatiale et même du satellite d'observation des rayons gamma Compton.

    Alors qu'il était admis que l'activité électrique de l'atmosphère se cantonnait dans les basses couches entre le sol et les nuages, on découvre maintenant qu'il existe des décharges électriques extrêmement puissantes au-dessus des nuages d'orages jusqu'à des altitudes de 100 kilomètres dans l'air raréfié de la mésosphère jusqu'à l'ionosphère.

    On sait pourtant depuis longtemps que les rayons ultra-violets du Soleil, en frappant les molécules de gaz de la très haute atmosphère, libèrent les électrons créant ainsi une couche conductrice d'électricité tout autour du globe, l'ionosphère.
    Ainsi, de grandes différences de potentiel électrique peuvent exister entre l'ionosphère et le sommet des cumulonimbus, tout comme elles existent entre ces mêmes nuages et le sol, provoquant ainsi des éclairs.
    Les scientifiques se demandent maintenant pourquoi ils ont douté si longtemps de l'existence de ces phénomènes. Une fois de plus, l'impossibilité d'hier est devenue l'évidence du lendemain.

    Ainsi, 4 phénomènes atmosphériques "fantomatiques" ont été mis en évidence.
    Les 2 premiers sont maintenant bien modélisés et représentent 2 types d'éclairs à haute altitude, les Farfadets et les Elfes.
    Quant aux 2 suivants, ils restent encore très spéculatifs, et nécessitent encore de nombreuses observations afin d'en déterminer les mécanismes qui demeurent mystérieux, les Jets Bleus et les Émissions Gamma.

    Les éclairs transportent la charge négative de la base du nuage vers la Terre.
    Certains éclairs particulièrement puissants provoquent la disparition brutale des charges positives qui s'étaient accumulées au sommet du nuage.
    Le champ électrique créé entre le sommet du nuage et l'ionosphère attire les électrons vers le haut où ils entrent en collision avec les molécules de gaz.
    Si le champ électrique est suffisamment puissant et l'air suffisamment ténu, les électrons vont accélérer et atteindre la vitesse nécessaire pour transférer leur énergie cinétique dans les molécules rencontrées en les mettant dans un état d'excitation tel que les molécules de gaz libèreront cette énergie sous forme de lumière créant ainsi les farfadets.

    Les Farfadets :

    En anglais les "Sprites", sont des flashs lumineux se produisant dans la mésosphère, au-dessus des cumulonimbus. Environ 1 orage sur 20 sera assez puissant pour les générer jusqu'à 90 kilomètres d'altitude sur une largeur de 15 kilomètres.

    FARFADETS


    Les Elfes :

    Les Elfes peuvent apparaître avec des farfadets, mais toujours en les précédant, et leur durée est plus éphémère.
    Ce sont les impulsions électromagnétiques libérées par les puissants éclairs qui sont à l'origine des Elfes.
    Ces impulsions se propagent, à partir de l'éclair, omnidirectionnellement à la vitesse de la lumière.
    Lorsque la partie supérieure de cette "sphère" atteint une altitude critique située entre 75 et 100 kilomètres, le champ électrique véhiculé par ces impulsions va alors accélérer les électrons. Ces derniers vont frapper les molécules de gaz et les exciter de telle manière qu'elles émettront le surplus d'énergie en lumière selon la forme d'un anneau, résultant de l'intersection entre la propagation sphérique et la couche critique.
    Le phénomène se produit d'une manière si rapide que cet anneau sera vu comme un disque aplati.

    Les Jets Bleus :

    Les "Blue Jets" ont été observés pour la première fois en 1994.
    Ces jets coniques de lumière bleu-nuit se propagent à partir du sommet des nuages vers le haut à une vitesse d'environ 120 kilomètres par seconde et semblent ne jamais dépasser 40 kilomètres d'altitude.
    Les Émissions X et Gamma :

    C'est le satellite d'observation des rayons gamma Compton qui nous a révélé très récemment que des rayons Gamma émanaient de la Terre.
    On pensait jusqu'alors que les rayons Gamma étaient la signature d'une puissante énergie nucléaire et d'origine cosmique.
    Alors que les farfadets requièrent une énergie d'environ 20 électronvolts, les rayons Gamma demandent plus d'un million d'électronvolts, la différence entre une explosion chimique et la bombe atomique !!!
    Un nouveau champ d'investigation est ouvert...

    (source : ldi5.com)

     

    Phénomènes lumineux transitoires

    Les différentes formes de phénomènes lumineux éphémères

    Farfadet lors d'un orage, observé par l'Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace (NASA) américaine. La couleur provient de la pression du diazote
    Les phénomènes lumineux transitoires (Transient Luminous Event, TLE, en anglais) sont des éclairs lumineux visibles en haute atmosphère et accompagnant les orages.
    L'existence des phénomènes lumineux transitoires, moins couramment appelés phénomènes lumineux éphémères ou éclairs de haute atmosphère, a été envisagée dans les années 1920 par le physicien écossais C. T. R. Wilson. Cependant, le premier TLE n'est découvert qu'au début des années 1990. Il est observé par hasard, sur un enregistrement vidéo du 6 juillet 1989. Des chercheurs de l'université du Minnesota filmaient le lancement d'une fusée et la caméra a enregistré un orage lointain. Un TLE a ensuite été identifié, bien qu'il n'apparaisse que sur deux images du film. Par la suite, des TLE ont été enregistrés par un grand nombre de systèmes d'enregistrement optique. Début 2009, le nombre total d'événements enregistrés est estimé à plusieurs dizaines de milliers. Le taux global d'occurrence des TLE a été estimé, à partir des observations du satellite FORMOSAT, à plusieurs millions d'événements par année.

    Les TLE sont des phénomènes de fluorescence optique, provoqués par des décharges électriques au cours d'orages sous-jacents. Ils durent généralement entre moins d'une milliseconde et plus de 2 secondes.
    Ces phénomènes sont encore peu connus, de même que leur dangerosité pour les aéronefs, notamment les engins spatiaux. Une hypothèse veut que la navette spatiale américaine Columbia ait été prise dans un de ces éclairs, hypothèse réfutée par l'Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace américaine.
    Les noms de farfadets et de jets bleus sont devenus répandus après la mise en ligne, sur Internet, d'une vidéo réalisée lors d'une campagne de recherche aéroportée destinée à étudier les farfadets, en 1994.
     

    Farfadets

    Farfadets lors d'un orage, observés par la NASA. On distingue clairement leur groupement
    Les farfadets (sprites, en anglais), également dénommés sylphes rouges, apparaissent par groupes de deux ou trois, lors d'éclairs puissants, dans la mésosphère (haute atmosphère). Leur faible durée (de quelques millisecondes à quelques centaines de millisecondes) et leur altitude les rendent difficiles à observer du sol, ce qui explique qu'ils n'aient été découverts que le 6 juillet 1989.
    Ils ont une forme de méduse de 1 à 50 kilomètres de large dont les filaments surmontés d'arcs pendent en direction de la Terre, et se forment entre 80 kilomètres et 145 kilomètres d'altitude, pour descendre vers les 40 kilomètres d'altitude. Ceux qui ont la forme de colonnes verticales sont appelés C-sprites (columniform sprites, en anglais). Certains de ces C-sprites présentent des vrilles pendantes, et portent alors le nom de « farfadets-carottes ».
    Ces lueurs semblent provoquées par des perturbations ionisantes, se produisant au-dessus d'un nuage d'orage, ou cumulonimbus, et dues à des éclairs positifs de grande taille entre le nuage et la Terre6. L'atmosphère réagit alors comme un tube fluorescent, et devient lumineuse, d'une couleur variant entre le rouge-orangé (au sommet) et le bleu verdâtre (à la base). Cette couleur provient du diazote N2 de l'air, qui émet des rayons lumineux de longueurs d'onde différentes suivant la pression (qui diminue avec l'altitude). Leur apparition peut être précédée par celle d'un halo rougeâtre.
    Un autre mécanisme proposé pour la formation des farfadets est lié à des avalanches d’électrons relativistes, d’une énergie supérieure à 1 MeV, déclenchées à travers la stratosphère et la mésosphère par les rayonnements cosmiques. Ces faisceaux d’électrons ascendants pourraient interagir avec les molécules de l’air et produire des rayonnements X et gamma secondaires8 et ionisent la partie supérieure de l'ionosphère.
    Sur les autres projets Wikimedia :
    les farfadets, sur Wikimedia Commons
    Ils ont été baptisés ainsi par des chercheurs de l'université de l'Alaska, qui entendaient ainsi éviter d'associer à ces phénomènes, alors encore largement inexpliqués, des propriétés physiques erronées. Leur nom fait référence à Ariel, un farfadet (esprit de l'Air) espiègle de La Tempête, de Shakespeare. On en a observé actuellement (2009) des dizaines de milliers. Les farfadets ont, à tort, été tenus pour responsables d'accidents inexpliqués impliquant des véhicules en opération à haute altitude au-dessus des orages.
    Des farfadets ont été observés dans les couches supérieures de l'atmosphère de Neptune.
    Elfes
    Les elfes (acronyme de Emission of Light and Very low-frequency perturbations from Electromagnetic pulse sources, ELVE, en anglais), ou halos, prennent la forme de disques faiblement lumineux (ou d'anneaux, selon les observateurs), et apparaissent lors d'éclairs puissants, à la base de l’ionosphère (à des altitudes de l’ordre de la centaine de kilomètres). Ces lueurs sont en expansion. Leur diamètre atteint 400 km.
    Ces disques semblent provoqués par des impulsions électromagnétiques, résultant d'un orage, qui se propagent dans toutes les directions, formant une sphère, et accélérant des électrons. Lorsque cette sphère atteint une altitude d'environ 100 kilomètres, les molécules de gaz azote de l'atmosphère s'illuminent, à la suite de leur excitation lors de collisions avec les électrons accélérés. La forme de disque observée est due à l'intersection entre cette sphère et cette couche plane de l'atmosphère. Leur faible durée (environ 1 à 5 millisecondes) et leur altitude les rendent difficiles à observer du sol. Leur couleur est restée longtemps une énigme, mais on pense maintenant (2009) qu'ils ont une teinte rouge.
    La première observation d'un elfe a lieu lors d'une mission de la navette spatiale américaine, lors d'un survol de la Guyane française, le 7 octobre 1990.

    Jets bleus
    Les jets bleus sont des lueurs bleues montant des nuages orageux vers la stratosphère. Ils diffèrent des farfadets en ce qu'ils se projettent à partir du sommet d'un cumulonimbus, au-dessus d'un orage, généralement sous la forme d'un cône étroit, d'angle voisin de 15°, en direction des niveaux inférieurs de l'ionosphère, à 40 à 50 kilomètres au-dessus de la Terre. De plus, alors que les farfadets ont tendance à être associés à une activité significative des éclairs, les jets bleus ne semblent pas être directement déclenchés par ces derniers. Cependant, ils apparaissent associés avec la grêle, durant les orages. Ils sont aussi plus brillants que les farfadets et, comme leur nom l'indique, de couleur bleue. On pense que celle-ci est due à un ensemble de raies spectrales d'émission dans le bleu et le proche ultraviolet, attribuées au diazote moléculaire, neutre et ionisé. La vitesse ascensionnelle des jets bleus est de l'ordre de 100 km/s.
    Le premier enregistrement date du 21 octobre 1989, sur une vidéo monochrome d'un orage sur l'horizon, prise à partir de la navette spatiale américaine, alors qu'elle survolait l'Australie. Les jets bleus sont beaucoup moins fréquents que les farfadets. En 2007, moins d'une centaine d'images avaient été prises. La plupart d'entre elles, y compris la première en couleur, est associée avec un orage unique, étudié par les chercheurs de l'université d'Alaska. Ces images ont été obtenues lors d'une série de vols aériens de 1994, destinés à étudier les farfadets.
    Démarreurs bleus
    Les démarreurs bleus sont découverts sur une vidéo enregistrée lors d'un vol nocturne de recherche au voisinage d'orages. Un démarreur bleu est « un phénomène lumineux ascendant étroitement apparenté aux jets bleus ». Il est plus bref et plus brillant qu'un jet bleu et n'atteint que 20 km d'altitude. Selon le Dr. Victor Pasko, professeur associé de génie électrique, « les démarreurs bleus semblent être des jets bleus qui ne se forment pas totalement ».
    Jets géants
    Le 14 septembre 2001, des scientifiques de l'observatoire d'Arecibo photographient un jet géant, d'une taille double de celle des jets précédemment observés. Il atteint environ 70 km d'altitude dans l'atmosphère. Il est situé au-dessus d'un orage océanique, et dure moins d'une seconde. Le jet est d'abord observé avec une vitesse ascensionnelle de 50 km/s, similaire à celle d'un jet bleu classique, puis il se divise en deux et, selon des sources à confirmer, atteint alors 250 km/s. Lorsqu'il entre dans l'ionosphère, il se disperse avec un brillant éclat de lumière.
    Le 22 juillet 2002, cinq jets géants, de 60 à 70 km de long, sont observés, à partir de Taïwan, au-dessus de la Mer de Chine du Sud. Les jets durent moins d'une seconde, avec des formes comparées par les chercheurs à celles d'arbres et de carottes géants.
    Autres
    D'autres types de TLE comprennent les gnomes.
    Études scientifiques

    Les premières observations, depuis l'espace et avec des microcaméras, de farfadets et d'éclairs au nadir ont été effectuées depuis la Station Spatiale Internationale au cours de l'expérience LSO (Lightning and Sprites Observations), durant la mission Delta. Développée par le Département analyse surveillance environnement (DASE) du Commissariat à l'énergie atomique (CÉA), l'expérience LSO est à bord de la Station spatiale internationale (ISS) depuis qu’elle y a été installée, lors de la mission Andromède, par Claudie Haigneré (21 au 31 octobre 2001). Elle se compose de deux micro-caméras numériques pilotées par un ordinateur portable. L'une de ces caméras est équipée d'un filtre adapté à l'observation des sylphes, tandis que l'autre est chargée d’observer les éclairs dans le spectre visible. Ces deux caméras sont fixées sur un hublot pointant vers le nadir pour des périodes de 5 jours, lorsque la stabilisation de l’ISS le permet, et elles sont actionnées pendant la nuit au-dessus des continents, les orages étant plus rares sur les océans.
    L’expérience LSO fait partie des missions traditionnelles des astronautes européens. « LSO est une expérience pionnière, souligne Elisabeth Blanc, du Laboratoire de détection et de géophysique du Commissariat à l’énergie atomique.

    Les observations précédentes se faisaient à l’horizon, nous sommes les premiers à observer au nadir ».
    À partir de 2013, le projet de microsatellite Taranis (Tool for the Analysis of RAdiation from lightNIng and Sprites) propose l'étude du couplage atmosphère-ionosphère-magnétosphère lors des orages atmosphériques. 

    (source : wikipedia)

    Évènements Lumineux Éphémères

    Les éclairs font partie de notre environnement, qui n’a pas le souvenir d’une nuit d’été particulièrement orageuse ou du sentiment d’être électrisé lors de certains orages? Nous sommes tous liés à ces phénomènes et chaque jour, ce sont plusieurs millions d’éclairs qui apparaissent dans le monde soit plus d’un milliard d’occurrences par an. En fait, la foudre est un phénomène naturel de décharge électrostatique disruptive qui se produit lorsque trop d’énergie électrostatique s’est accumulée dans un endroit donné. Par contre peu de gens savent qu’il existe différents types de foudre et surtout que nous n’avons pas fini d’apprendre sur ces phénomènes qui gardent pour certains encore une part de mystère.

    En effet, de forts orages sont par exemple capables de produire plusieurs sortes de phénomènes électriques appelés évènements lumineux éphémères ou TLE (transient luminous events). Les plus communs de ces évènements incluent les red spritesblue jets et elves, qui sont tous des décharges en haute atmosphère.

    Les Red Sprites peuvent apparaître directement au-dessus d’un orage actif comme un large mais faible flash. Ils apparaissent habituellement au même moment que les puissants éclairs positifs de foudre nuage-sol descendant]. Ces Sprites peuvent s’étendre jusqu’à près de 100 km depuis le sommet du nuage. Ils sont en général rouges et ne dure guère plus de quelques secondes. Leurs formes sont souvent décrites pareilles à des méduses, des carottes ou encore à des colonnes. Puisque les sprites ne sont pas très brillant, ils ne peuvent donc être vus que de nuit. Et comme ils sont rarement visibles à l’œil nu, ils sont donc le plus souvent capturés à l’aide de caméras à haute sensibilité.

    Certains scientifiques pensent que nous pouvons tirer des enseignements de ce phénomène particulier car ils suspectent que la manière dont les sprites produisent de l’énergie pourrait amener à de nouvelles réactions chimiques puisque les régions de l’atmosphère où ils surviennent ne contiennent en général pas beaucoup d’énergie.

    Les sprites ont parfois été avancés comme une cause possible pour certains accidents concernant des véhicules comme des ballons sondes opérant à très haute altitude et qui demeureraient autrement sans autre explication.

    Les Blue Jets émergent à la différence des sprites du sommet des nuages orageux (essentiellement des cumulonimbus) mais ne sont pas directement associés avec les éclairs de foudre nuage-sol descendants. Ils peuvent s’étendre en cônes étroits et disparaissant à des hauteurs de 40-80 kms d’altitude. Les blue jets ne durent que quelques fractions de seconde et les témoignages proviennent essentiellement de pilotes.

    Enfin, les Elves[sont des régions lumineuses en forme de disque qui s’étendent rapidement sur le plan horizontal sur parfois plus de 450 kms. Ils durent moins d’un millième de seconde et apparaissent au-dessus des nuages actifs avec de la foudre nuage-sol descendante. Les scientifiques pensent que les elves résultent d’une impulsion énergétique de source électromagnétique qui va jusqu’à l’ionosphère et ils furent découverts pour la première fois en 1992 grâce à une caméra à basse intensité lumineuse placée sur une des navettes spatiales. Une des hypothèses serait que la lumière serait provoquée par « l’excitation » de molécules de nitrogène par des électrons -présents dans ces décharges- au préalable énergétisés par une impulsion électromagnétique, elle-même crée par une décharge provenant soit de l’ionosphère soit depuis une zone orageuse, là aussi la science hésite.

    F.M. (source : indicible.blog.lemonde.fr)



     

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