Les totalitarisme

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  • Publié le : 13 avril 2011
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TPE : LES TORNADES

De tous temps, les catastrophes naturelles ont été un sujet d’inquiétude et de questionnement pour les hommes. Une des plus fascinantes (et effrayantes) d’entre elles est la tornade. Il s’agit d’un tourbillon de vents violents, colonne nuageuse sous forme d’entonnoir. Toutefois, on n’en voit pas partout dans le monde, on sait qu’elles sont plus fréquentes dans certaineszones (sur la côte Ouest des Etats-Unis par exemple). Comment se forme une tornade ? Nous verrons d'abord les étapes de sa formation puis les acteurs de ce phénomène pour enfin aborder l'expérience de formation d'une tornade miniature

I – Du cumulonimbus au mésocyclone à la tornade : les étapes de la formation de la tornade

1– Formation du cumulonimbus

Dans une « atmosphère instable », à lasurface de la terre, on trouve l'air chaud et humide (la chaleur venant du fait que le sol aspire la chaleur des rayonnements du soleil). Plus haut, il y'a l'air froid. Entre les deux, on trouve une mince couche d'air stable (pas de mouvement) dans laquelle la chaleur monte au fur et à mesure que l'altitude augmente. L'air chaud est moins dense que l'air froid et donc il monte, conformément à lapoussé d'Archimède. Lorsqu'il arrive à la couche stable, il est plus froid que l'atmosphère qui l'entoure, donc il est repoussé vers le bas. On dit qu'il atteint le niveau de condensation ascendante, NCA. Toutefois, par la suite, le sol est chauffé par le soleil,  l'air emprisonné se réchauffe encore plus et peut également devenir plus humide vu qu'il s'évapore. La couche devient alors instableet peut présenter des failles à certains endroits. Une masse d'air peut alors passer par une faille. En s'élevant, la vapeur d'eau contenue dans ces courants ascendants se condense en relâchant de l'énergie. Les bulles étant réchauffées, elles restent plus légère que l'air environnant. En poursuivant son ascension, elle vont édifier un nuage orageux : le cumulo-nimbus.

Généralement, si l'onporte cette masse d'air à une altitude légèrement supérieur au NCA, elle atteint un niveau où  elle devient  plus chaude que l'air environnant, le "niveau de convection libre" ou "NCL". Elle s'élève alors librement jusqu'à ce que sa température soit de nouveau en équilibre avec la température environnante. Ce niveau d'équilibre correspond au sommet du nuage ; la base plate à l'avant de l'orage se siteau "NCA".

2 – Mésocyclone

Lorsqu'un vent froid et sec d'altitude croise un vent chaud et humide de surface, leur rencontre provoque  la rotation horizontale de l'air. Aux Etats-Unis, il peut s'agir des vents froids du Canada et des vents chauds du Mexique. Ces vents doivent être soumis à un cisaillement vertical très fort en direction et en intensité : la vitesse du vent doit augmenteravec l'altitude et son orientation doit virer du Sud-Est vers l'Ouest. Pensons à un moulin qui subit plus de vents en haut qu'en bas : ses pales se mettent à tourner car celles du haut subissent une plus grande force que celles du bas.

Lorsque le courant ascendant sous l'orage rencontre l'axe de rotation horizontale du changement de vent, il va le rendre vertical.

Enfin , le courant ascendantentre par le bas se joint au courant créé à cause des vents cisaillants pour enfin constituer le mésocyclone.

3 – Tornade

Les vents froids et denses aspirés en hauteur font que mouvement de rotation se propage ensuite vers le sol (on parle de poussée d'Archimède négative). Cela va former un entonnoir nuageux plus communément appelé tuba*. En même temps, l'amplification de l'arrivée d'aircomprime la colonne et l'étire vers le haut. L'appel d'air provoqué créé une puissante aspiration au niveau du sol. Le courant d'air ascendant ainsi crée va se mettre à tourner de plus en plus en vite s'il rencontre des vents cisaillant en altitude. Plus le tourbillon sera comprimé et plus sa vitesse de rotation augmente (d'après le principe de conservation du moment cinétique). Au niveau de...
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