Question:
Est-il possible de créer un système météorologique fermé artificiel?
The111
2014-11-17 12:50:00 UTC
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Il existe de nombreuses expériences, généralement destinées aux enfants, qui impliquent de "créer un nuage dans une bouteille" ou quelque chose de similaire. Ces exercices sont soignés pour ce qu'ils sont, mais pâles par rapport à la beauté des vrais nuages. En réalité, vous ne faites que créer du brouillard dans une bouteille.

En utilisant la technologie actuellement disponible (de préférence de qualité grand public), est-il possible de créer de vrais nuages? Ou mieux encore, un vrai système météo? Imaginez que vous avez un cube fermé de 10 pieds de large. Si vous construisez un paysage à l'intérieur, avec des montagnes et des plans d'eau, et que vous avez un contrôle complet sur les conditions aux limites du cube (température, flux d'air entrant / sortant, etc.), pouvez-vous reproduire la beauté d'un nuage de cumulus imposant à l'intérieur Le cube? Un pas de plus ... pouvez-vous créer des orages?

J'ai une compréhension très rudimentaire du fonctionnement de la météo, mais l'ingénieur en moi dit qu'en théorie cela devrait être possible. Mais en réalité, beaucoup de petits détails me regardent comme de possibles bouchons de spectacle. L'aérodynamique ne s'adapte pas, en raison de la taille constante des molécules d'air à toutes les échelles. Je soupçonne que cette limitation peut également affecter mon casse-tête du système météorologique. Également en ce qui concerne les orages, je soupçonne que le cube de 10 pieds de large pourrait ne pas être en mesure d'imiter le rôle de la mise à la terre planétaire, de l'atmosphère, etc., dans la création de décharges électriques.

Cela semble se chevaucher avec cet article: http://earthscience.stackexchange.com/questions/2300/how-could-humans-alter-storm-intensity-or-direction-other-than-cloud-seeding. Je suis curieux de voir ce que les gens proposent!
Je crois comprendre que le VAB nécessite un contrôle météorologique pour empêcher les tempêtes de se former à l'intérieur; cependant je ne trouve pas de référence pour le moment. Si quelqu'un peut trouver une référence, facilement rep. SUPPRIMER-MOI réponse déjà publiée.
Il existe de nombreux exemples de nuages ​​et de foudre se formant à l'intérieur de grands hangars pour avions. edit: ninja'd par les commentaires ci-dessous.
@CarlWitthoft Je ne vois aucun commentaire sur la foudre. Cela mettrait définitivement fin au débat sur la question de savoir si la pluie est une vraie pluie ou de la condensation du plafond. Je serais intéressé si vous en avez plus à ce sujet ...
@The111 C'est peut-être mon faux souvenir. Si je peux trouver une référence, je la posterai. C'est peut-être juste qu'ils mettent des pare-étincelles à l'intérieur juste pour s'occuper de toute charge statique atmosphérique.
Huit réponses:
#1
+10
Lightness Races in Orbit
2014-11-17 17:49:59 UTC
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Les vrais nuages ​​sont beaux parce qu'ils sont énormes et que vous les observez de loin, ce qui vous permet de voir une «frontière» distincte et, par conséquent, une forme. Mais si jamais vous voyagez à travers un nuage dans un avion, en voyant un de plus près, vous constaterez qu'il ne s'agit vraiment que de "brouillard". Vous auriez du mal à recréer un nuage à grande échelle dans un environnement minuscule; les molécules d'eau ont une taille raisonnablement cohérente et vous ne pouvez pas simplement réduire l'échelle du système entier.

De même, vous pourriez probablement créer un orage, mais à cette échelle, il serait si rapide que vous le verriez à peine. Un exemple évident est le mouvement des gouttelettes d'eau lorsque la vapeur sort de votre bouilloire et se condense. Vous voyez juste un souffle rapide de particules de vapeur en spirale et, eh bien, c'est à peu près aussi proche d'un orage que vous obtiendrez.

Certains phénomènes, tels que les tourbillons d'air, peuvent se manifester à des échelles plus petites - je J'ai vu plus de quelques mini-tornades se former dans mon jardin en train de traîner des feuilles en forme d'entonnoir - mais je ne suis pas sûr que vous puissiez jamais contenir suffisamment d'énergie pour voir cela se produire pendant plus d'une fraction de seconde dans un petit tube.

clarification: vous ne pouvez pas voir la vapeur d'eau avec vos yeux ... vous voyez de l'eau liquide qui s'est condensée autour des noyaux.
@farrenthorpe: ahhhhh et moi étions si délibérés de ne pas dire "vapeur"!
De ** l'intérieur **, un nuage apparaît comme du brouillard. Mais vous pouvez être très proche de l'extérieur d'un nuage et toujours voir sa texture. Voir l'une des nombreuses photos que j'ai prises [ici] (http://www.matthoover.com/gallery/skydiving-photos/2007-09/2007-09_p17.html#navbar). L'échelle est donc encore plus préoccupante que la proximité. Mais [Berndnaut Smilde] (http://www.berndnaut.nl/) a réalisé des cumulus très convaincants à petite échelle, ensemencés de fumée. Mais le sien n'a vécu que des fractions de seconde. Est-ce parce que les conditions dans la pièce s'égalisent trop rapidement? Le contrôle des conditions aux limites pourrait-il prolonger la durée?
@The111: C'est parce que, en général, les phénomènes plus grands nous semblent progresser plus lentement que les plus petits, simplement en raison de l'échelle impliquée. Le fait que les échelles de temps géologiques soient si vastes en est un parfait exemple.
* "Les vrais nuages ​​sont beaux parce qu'ils sont énormes et que vous les observez de loin" * - c'est [le sublime]. Les humains tentent de le recréer depuis des centaines, voire des milliers d'années. Nous ne sommes pas très bons dans ce domaine.
#2
+7
Deer Hunter
2014-11-17 15:23:11 UTC
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L'une des démonstrations physiques assez élégantes de Robert W. Wood a consisté à recréer une tornade dans une salle de conférence.

Source (citée de mémoire):

Seabrook, W. Doctor Wood, magicien moderne du laboratoire. New York, 1941.

#3
+7
Guest 314159
2014-11-17 22:08:58 UTC
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Je me souviens avoir lu à quelques reprises comment un très grand hangar de la NASA présentait un phénomène de «pluie à l'intérieur». Ce n'était pas non plus une fuite de toit, car cela pouvait être une nuit sans nuages ​​et cela arriverait toujours. Soi-disant, il y avait en fait des nuages ​​se formant à l'intérieur du bâtiment.

Voici un article à ce sujet:

http://www.popsci.com/technology/article/2010 -03 / nasa-and-us-navy-pledge-save-silicon-valleyys-massive-dirigeable-hangar

-1 Les articles de vulgarisation scientifique sont souvent mal écrits et plus souvent mal interprétés. Avec des chutes de température soudaines et une humidité relativement élevée, l'eau se condense sur les murs et les plafonds à l'intérieur de la pièce, plutôt que de former un «nuage de pluie». On pourrait appeler l'eau ruisselant du plafond "pluie", s'ils le souhaitent.
Le bâtiment dispose d'au moins 10 000 tonnes d'équipements de climatisation, dont 125 ventilateurs sur le toit soutenus par quatre gros appareils de traitement de l'air (quatre structures cylindriques à l'ouest du bâtiment) pour garder l'humidité sous contrôle. L'air dans le bâtiment peut être complètement remplacé toutes les heures. Le volume intérieur du bâtiment est si vaste qu'il a son propre climat, y compris «des nuages ​​de pluie se formant sous le plafond les jours très humides», que les systèmes de réduction de l'humidité sont conçus pour minimiser. http://en.wikipedia.org/wiki/Vehicle_Assembly_Building
Nov. 2004 - Tom Solinski écrit: "Dans une biographie récemment publiée de Karl Arnstien - l'homme à l'origine de la conception des dirigeables Akron et Macon et de l'Air Dock créé pour les construire et les héberger - Karl souligne que dans les bonnes conditions il est devenu très humide, au point de s'embuer, mais il ne pleut jamais dans le Dock. Une rumeur hors de proportion depuis 1929. "
Le bâtiment en question est le bâtiment d'assemblage vertical de la NASA, construit pour assembler les fusées Saturn V.
@casey il s'appelait le bâtiment d'assemblage vertical et renommé le bâtiment d'assemblage de véhicules.
@IRO-bot, alors que ce que vous dites à propos de popsci peut être vrai, c'est en fait un vrai phénomène à l'intérieur du bâtiment d'assemblage vertical.
@Octopus Je ne remets pas en question la condensation de l'eau et la formation de brouillard à l'intérieur du VAB. Je ne suis tout simplement pas d'accord pour dire qu'il y a une formation de pluie dans un vrai sens météorologique. L'eau se condensera à la surface du plafond avant tout autre endroit. Le processus physique nécessaire pour soutenir la formation de gouttes de pluie par coalescence - mouvement vertical de l'air - n'est tout simplement pas là.
@IRO-bot alors et si nous ajoutions le mouvement vertical de l'air? Mon OP suppose que nous pouvons contrôler toutes les limites du volume fermé. Si nous pouvons maintenir un différentiel de température et forcer l'air à se déplacer, que faire alors? Comme je l'ai mentionné dans un autre commentaire, [ces nuages ​​intérieurs] (http://laughingsquid.com/artist-makes-indoor-clouds-using-a-fog-machine-for-photo-series/) semblent assez convaincants mais sont extrêmement de courte durée. J'imagine que c'est parce qu'il n'y a pas de différentiel de température soutenu dans la pièce. Il utilise juste une maison et ne modifie que l'air déjà à l'intérieur. Contrôler les frontières l'améliorerait, non?
@The111 Oui, absolument. Je contestais vraiment ce mythe de la "pluie dans le hangar". Il est très difficile de réaliser ce que vous demandez, mais pas impossible. Je peux rédiger une réponse lorsque je trouve du temps libre.
#4
+6
naught101
2015-01-13 09:49:39 UTC
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L'artiste Berndnaut Smilde crée régulièrement des nuages ​​assez grands à l'intérieur des bâtiments. Un exemple:

Nimbus II, 2012 Digital C-type Print 75 x 112 cm Hotel MariaKapel, Hoorn, Netherlands Nimbus II, 2012 Impression numérique de type C 75 x 112 cm Hotel MariaKapel, Hoorn, Pays-Bas

Les nuages ​​sont un combinaison d'aérogel et de vapeur d'eau condensée, mais je ne sais pas exactement comment ils sont fabriqués. Les nuages ​​ne durent généralement que suffisamment longtemps pour prendre quelques photos. Je pense que le réalisme a beaucoup à voir avec l'éclairage.

Oui, j'ai fait référence à son travail dans un autre commentaire ... ils ne vivent en fait que des fractions de seconde. Mais je doute que les conditions aux limites de sa chambre soient aussi explicitement contrôlées que je le pense ...
Certes, j'ai manqué cette partie de ce commentaire. Non, ils ne le sont pas. On dirait que ce serait un système assez complexe à comprendre et à mettre en place.
#5
+6
decvalts
2015-01-14 04:29:13 UTC
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Oui, il est possible de construire une structure similaire à ce que vous décrivez, et c'est exactement ce que certains chercheurs utilisent pour étudier la formation des nuages ​​et les processus qui y opèrent. Les autres réponses et commentaires ont établi qu'il est probablement hors de question de recréer des systèmes météorologiques à grande échelle, mais des chambres à nuages ​​météorologiques existent pour recréer certains phénomènes météorologiques. Vous posez des questions sur des exemples "de préférence grand public" , mais comme tous ces types d'appareils sont effectivement construits sur mesure dans une certaine mesure, vous pourriez potentiellement créer une version "grand public" (mais pas nécessairement attendez-vous à des données de qualité recherche de vos efforts!).

Du point de vue de la recherche, elles sont principalement utilisées pour étudier les processus microphysiques au sein des nuages: condensation des noyaux de glace, interactions chimiques entre molécules dans les nuages, formation de neige, bordures de cristaux de glace, électrification des orages, etc. Comme vous le faites remarquer dans la question, le problème de la réduction d'échelle signifie qu'ils ne sont pas adaptés à la reproduction de caractéristiques météorologiques à grande échelle, bien que la limite soit aussi grande que vous le souhaitez pour le construire, je suppose ...

Voici un lien vers une chambre à nuages ​​de glace de qualité recherche, utilisée à l'Université de Manchester, au Royaume-Uni. Il y a d'excellentes photos de la façon dont il est assemblé (malheureusement, je n'ai pas la permission de les mettre ici). Il s'agit essentiellement d'une chambre en acier de 10 m de haut, qui peut être refroidie à environ -55 degrés centigrades. La pression peut être abaissée pour simuler les conditions de la troposphère supérieure (environ 50 hPa). Il a été utilisé à l'occasion pour reproduire les conditions d'électrification orageuse.

Voici une vidéo d'une chambre à brouillard faite maison en action (encore une fois, elle imite des caractéristiques et des processus à petite échelle dans les nuages, pas des systèmes météorologiques en soi.), et un schéma simple de sa configuration: Cloud chamber diagram L'alcool est utilisé ici, car il s'évapore et se condense beaucoup plus facilement que l'eau. La glace sèche à la base refroidit la partie inférieure de la chambre, créant un gradient de température à l'intérieur de la chambre. Les gouttelettes d'alcool s'évaporent des bandes formant un brouillard (nuage) au sommet, puis se condensent lorsqu'elles atteignent l'air frais, formant de douces gouttelettes de pluie plus près de la base. Voici un lien vers des instructions plus détaillées.

Quelque chose entre ces types de configuration est le plus proche de la recréation de «vrais» nuages ​​à domicile. Ils n'auront pas la beauté d'un cumulus imposant au-dessus d'une chaîne de montagnes (bien que certains disent qu'il y a de la beauté dans les processus microphysiques des nuages.)

Annecdote 1 : à la conférence annuelle de l'EGU 2014 Conférence à Vienne, les organisateurs ont créé une série de salles dans lesquelles vous pouvez vous promener et vivre dans un nuage.

Annecdote 2 : Incidemment, la première personne à créer une «chambre météorologique» fut CTR Wilson, essayant de reproduire les formations nuageuses qu'il avait vues sur Ben Nevis dans les Highlands écossais. Son invention a en fait conduit à la découverte des rayonnements ionisants. http://www-outreach.phy.cam.ac.uk/camphy/cloudchamber/cloudchamber_index.htm

#6
+1
Basileios
2018-12-20 18:19:00 UTC
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Le Massachusetts Institute of Technology (MIT) propose une configuration de réservoir rotatif. Ce soi-disant «réservoir météorologique» permet un vaste ensemble d'expériences démontrant un large éventail de phénomènes qui se produisent dans l'atmosphère et l'océan. L'ajout de différents colorants alimentaires dans le réservoir rotatif permet de visualiser les phénomènes, produisant parfois de magnifiques structures ressemblant à des nuages. Une fois, j'ai eu l'occasion de montrer quelques expériences à des enfants, et leurs réponses ont été extrêmement positives.

Consultez leur site Web pour plus d'informations et d'instructions.

#7
-1
Brendon michael
2018-12-14 10:32:29 UTC
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Je pense qu'il faudrait être étanche. J'essaie ma propre théorie mais beaucoup plus petite. Je vais essayer comment l'idée de la terre plate est là où il y a de l'eau au-dessus. Donc, fondamentalement, l'idée est de mettre une plante dans la terre vivante et de pousser à l'intérieur d'une sphère de verre qui est ronde avec les gaz nécessaires. Et plongez-le sous l'eau si rien ne se passe après si longtemps.

#8
-3
thor
2015-01-12 03:46:04 UTC
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Vous avez juste besoin d'un espace assez grand. et vous avez besoin d'air froid glacial en haut, puis d'air plus chaud en bas et de vapeur d'eau qui se condense. Ensuite, vous pourriez avoir de la pluie, voire de la neige en fonction des températures. Les conditions sont-elles bonnes, vous obtenez même des nuages. Maintenant, si vous voulez créer un orage, vous avez également besoin d'un mouvement d'air, vers le haut, vers le bas, sur le côté et ainsi de suite. Et vous devez absolument produire de la grêle et de fortes pluies. En théorie, c'est probablement possible, mais c'est très très coûteux (vous avez besoin d'un bâtiment / hangar ou d'un dôme à grande échelle, la Nasa en a un;)) et d'un équipement très très coûteux pour le faire fonctionner, par contre une fois que vous l'avez, vous avez créé quelque chose que personne d'autre n'a jamais construit) et vous pouvez contrôler la météo dans votre environnement fermé.



Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 3.0 sous laquelle il est distribué.
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