1.3 Coups de foudre et orages
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elles ob´ eissent ` a une loi statistique bien connue. (Elles sont gaussiennes et uniform´ ement
r´ eparties dans toutes les directions.) De mˆ eme, l’erreur dans le calcul du d´ ecalage τ peut
ˆ etre positive ou n´ egative. Alors, la position du r´ ecepteur et le d´ ecalage sont estim´ es plus
pr´ ecis´ ement par (
1
N
N
i=1 x i ,
1
N
N
i=1 y i ,
1
N
N
i=1 z i ,
1
N
N
i=1 τ i ).
Comme chaque r´ ecepteur GPS peut synchroniser son horloge sur celle des satellites,
cette m´ ethode permet aux 13 d´ etecteurs de synchroniser leurs horloges entre elles `
a 100
nanosecondes pr` es. (Une nanoseconde est un milliardi` eme de seconde.) Une fois que
les r´ ecepteurs GPS se sont synchronis´ es, ils peuvent « battre la seconde », c’est-` a-dire
envoyer une pulsation rythm´ ee toutes les secondes. Cette pulsation rythm´ ee est utilis´ ee
pour d’autres mesures.
Localisation des coups de foudre En plus de maintenir une r´ ef´ erence de temps tr` es
pr´ ecise, les 13 d´ etecteurs sont aussi responsables de relever toute onde ´ electromagn´ etique
inhabituelle et d’identifier celles qui sont dues aux coups de foudre. Hydro-Qu´ ebec les
a donc localis´ es loin des lignes ´ electriques, car le champ produit par les lignes brouillerait les lectures. Typiquement ils sont situ´ es sur le toit de bˆ atiments administratifs
de la compagnie et de mani` ere la plus ´ equidistante possible sur le territore ` a couvrir.
Lorsqu’un coup de foudre affecte le territoire d’Hydro-Qu´ ebec et que son amplitude est
suffisante pour menacer le r´ eseau, il est habituellement enregistr´ e par un minimum de
cinq d´ etecteurs. Ceux-ci peuvent mˆ eme d´ etecter de gros coups de foudre qui tombent
au Mexique, mais la pr´ ecision de la localisation est moindre.
Le coup de foudre g´ en` ere une onde ´ electromagn´ etique qui se propage dans l’espace
` a la vitesse de la lumi` ere. Les d´ etecteurs doivent noter l’instant pr´ ecis o` u ils per¸ coivent
cette onde ´ electromagn´ etique. Pour cela, ils utilisent un oscillateur rapide (par exemple,
un cristal de quartz) qui est synchronis´ e sur la pulsation du GPS. La fr´ equence de cet
oscillateur peut varier de 4 `
a 16 m´ egahertz (4 ` a 16 millions d’oscillations `
a la seconde).
Les d´ etecteurs relaient alors au syst` eme central l’instant pr´ ecis o` u ils ont re¸ cu l’onde.
Ce dernier calcule la position du coup de foudre par triangulation (c’est-` a-dire en utilisant le d´ ecalage entre les temps enregistr´ es par les diff´ erents d´ etecteurs, comme dans
l’exercice 2).
L’identification des coups de foudre Il existe trois types de coups de foudre :
• les coups de foudre entre nuages. Ceux-ci forment la majorit´ e des coups de foudre.
Ils ne sont pas d´ etect´ es, mais ils n’affectent pas le r´ eseau ;
• les coups de foudre n´ egatifs. Le nuage est charg´ e n´ egativement, et le coup de foudre
consiste en une migration des ´ electrons vers le sol ;
• les coups de foudre positifs. Le nuage est charg´ e positivement, et le coup de foudre
consiste en une migration d’´ electrons du sol vers le nuage. L’onde enregistr´ ee pour
un coup de foudre positif est alors l’onde miroir de celle qui est enregistr´ ee pour
un coup de foudre n´ egatif.
Les d´ etecteurs peuvent faire la diff´ erence entre les coups de foudre positifs et les coups de
foudre n´ egatifs. Si on se limite aux coups de foudre entre des nuages et le sol, en temps
normal, 90 % des coups de foudre sont n´ egatifs. Mais lors d’orages forts, cette proportion
est invers´ ee, et 90 % des coups de foudre sont positifs. On pourrait donc croire que, si un
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elles ob´ eissent ` a une loi statistique bien connue. (Elles sont gaussiennes et uniform´ ement
r´ eparties dans toutes les directions.) De mˆ eme, l’erreur dans le calcul du d´ ecalage τ peut
ˆ etre positive ou n´ egative. Alors, la position du r´ ecepteur et le d´ ecalage sont estim´ es plus
pr´ ecis´ ement par (
1
N
N
i=1 x i ,
1
N
N
i=1 y i ,
1
N
N
i=1 z i ,
1
N
N
i=1 τ i ).
Comme chaque r´ ecepteur GPS peut synchroniser son horloge sur celle des satellites,
cette m´ ethode permet aux 13 d´ etecteurs de synchroniser leurs horloges entre elles `
a 100
nanosecondes pr` es. (Une nanoseconde est un milliardi` eme de seconde.) Une fois que
les r´ ecepteurs GPS se sont synchronis´ es, ils peuvent « battre la seconde », c’est-` a-dire
envoyer une pulsation rythm´ ee toutes les secondes. Cette pulsation rythm´ ee est utilis´ ee
pour d’autres mesures.
Localisation des coups de foudre En plus de maintenir une r´ ef´ erence de temps tr` es
pr´ ecise, les 13 d´ etecteurs sont aussi responsables de relever toute onde ´ electromagn´ etique
inhabituelle et d’identifier celles qui sont dues aux coups de foudre. Hydro-Qu´ ebec les
a donc localis´ es loin des lignes ´ electriques, car le champ produit par les lignes brouillerait les lectures. Typiquement ils sont situ´ es sur le toit de bˆ atiments administratifs
de la compagnie et de mani` ere la plus ´ equidistante possible sur le territore ` a couvrir.
Lorsqu’un coup de foudre affecte le territoire d’Hydro-Qu´ ebec et que son amplitude est
suffisante pour menacer le r´ eseau, il est habituellement enregistr´ e par un minimum de
cinq d´ etecteurs. Ceux-ci peuvent mˆ eme d´ etecter de gros coups de foudre qui tombent
au Mexique, mais la pr´ ecision de la localisation est moindre.
Le coup de foudre g´ en` ere une onde ´ electromagn´ etique qui se propage dans l’espace
` a la vitesse de la lumi` ere. Les d´ etecteurs doivent noter l’instant pr´ ecis o` u ils per¸ coivent
cette onde ´ electromagn´ etique. Pour cela, ils utilisent un oscillateur rapide (par exemple,
un cristal de quartz) qui est synchronis´ e sur la pulsation du GPS. La fr´ equence de cet
oscillateur peut varier de 4 `
a 16 m´ egahertz (4 ` a 16 millions d’oscillations `
a la seconde).
Les d´ etecteurs relaient alors au syst` eme central l’instant pr´ ecis o` u ils ont re¸ cu l’onde.
Ce dernier calcule la position du coup de foudre par triangulation (c’est-` a-dire en utilisant le d´ ecalage entre les temps enregistr´ es par les diff´ erents d´ etecteurs, comme dans
l’exercice 2).
L’identification des coups de foudre Il existe trois types de coups de foudre :
• les coups de foudre entre nuages. Ceux-ci forment la majorit´ e des coups de foudre.
Ils ne sont pas d´ etect´ es, mais ils n’affectent pas le r´ eseau ;
• les coups de foudre n´ egatifs. Le nuage est charg´ e n´ egativement, et le coup de foudre
consiste en une migration des ´ electrons vers le sol ;
• les coups de foudre positifs. Le nuage est charg´ e positivement, et le coup de foudre
consiste en une migration d’´ electrons du sol vers le nuage. L’onde enregistr´ ee pour
un coup de foudre positif est alors l’onde miroir de celle qui est enregistr´ ee pour
un coup de foudre n´ egatif.
Les d´ etecteurs peuvent faire la diff´ erence entre les coups de foudre positifs et les coups de
foudre n´ egatifs. Si on se limite aux coups de foudre entre des nuages et le sol, en temps
normal, 90 % des coups de foudre sont n´ egatifs. Mais lors d’orages forts, cette proportion
est invers´ ee, et 90 % des coups de foudre sont positifs. On pourrait donc croire que, si un