Foudre

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La foudre est un phénomène naturel qui s'observe par un éclair et le tonnerre. C'est une décharge électrostatique qui intervient lors d'un orage.

La foudre, en Suisse, avec effet stroboscopique sur un oiseau en vol.

Éléments[modifier | modifier le wikicode]

Charge[modifier | modifier le wikicode]

Un nuage d'orage

Les nuages d'orage (cumulonimbus) créent les conditions météorologiques favorables à l'accumulation de charges électriques. Ces conditions sont :

  • Une différence de température importante entre le bas et le haut du nuage ;
  • La présence de particules diverses, comme de la glace et des poussières ;
  • L'air (et tout ce qu'il contient) étant électriquement chargé, il se crée dans le nuage des zones à potentiels électriques différents (négatif à sa base et positif à son sommet).

Il s'ensuit un champ électrique très important. L'électrisation du nuage d'orage est basée sur deux phénomènes : la gravitation et la convection.

Gravitation[modifier | modifier le wikicode]

Les gouttes de pluie et les petits grains de glace tombent par gravité vers le bas du nuage sous les gouttes d'eau de taille inférieure. Pendant ce déplacement vers le bas, il y a collision entre les grains de glace. Les grains se chargent négativement ou positivement selon la température. Comme les grains tombent plus rapidement que les cristaux, ils transportent, depuis le haut du nuage, des charges négatives vers le bas.

Convection[modifier | modifier le wikicode]

Il y a convection quand les ions libres dans l'atmosphère sont captés par les gouttelettes dans le nuage et ensuite transportés dans le nuage, produisant ainsi les régions chargées. Des éléments dans le ciel et sur terre entrent en jeu.

  • Dans le ciel, une couche écran est formée quand les ions négatifs se fixent aux cristaux, en haut du nuage.
  • Sur la terre, au voisinage d'objets pointus, un champ électrique intense produit une décharge d'ions positifs.

Une réaction en chaîne se produit par l'excitation et la collision des électrons proches. Ensuite les ions positifs sont entraînés par l'air chaud et s'élèvent par convection. Ils participent ainsi à l'électrisation du nuage.

Décharge[modifier | modifier le wikicode]

À une vitesse de l'ordre de 200 km/s, un canal ionisé se crèe. En utilisant ce canal, les arcs en retour se déclenchent pour libérer les charges électriques à une vitesse pouvant alors dépasser 100 000 km/s.

Fréquence[modifier | modifier le wikicode]

  • La foudre est l'objet d'études statistiques, car il y a de nombreuses différences de caractéristiques (amplitude, durée, nombre d'arcs en retour).
  • 50 % des coups de foudre ont une intensité inférieure à 50 000 A (ampères) et 99 % inférieure à 200 000 A.

Tonnerre[modifier | modifier le wikicode]

La foudre s'accompagne d'une onde acoustique, le tonnerre. Cette onde est engendrée par la brutale dilatation de l'air surchauffé par l'arc électrique.

Distance[modifier | modifier le wikicode]

Les vitesses respectives de la lumière et du son permettent un bon calcul approché de la distance en kilomètres de l'orage. Il faut diviser par trois le nombre de secondes qui séparent la vision de l'éclair lumineux du bruit du tonnerre. Par exemple, si vous comptez 10 secondes avant d'entendre le tonnerre, l'éclair est tombé à peu près à 3 km de vous.

On entend toujours le tonnerre après avoir vu l'éclair car la lumière (~ 300 000 000 m/s) va beaucoup plus rapide que le son (~ 340 m/s).

Comment calculer la distance entre vous et l'éclair[modifier | modifier le wikicode]

La vitesse du son est de 340 mètres à la seconde, ainsi, si le bruit vient 1 seconde après l'éclair, cela signifie que l'éclair est à 340 mètres.

Tableau des distances

Temps Distance
1 seconde 340 mètres
2 secondes 680 mètres
3 secondes 1020 mètres
5 secondes 1700 mètres
10 secondes 3400 mètres
20 secondes 6800 mètres

Sécurité[modifier | modifier le wikicode]

Dangers[modifier | modifier le wikicode]

Arbre détruit par la foudre

Il y a en moyenne 2000 orages dans le monde entier à chaque instant. Ces orages produisent entre 30 et 100 éclairs par seconde, donc environ 5 millions d'éclairs par jour.

Les dangers de la foudre sont :

  • Les effets directs : dégâts souvent très importants. Chaque année, en France, 15 000 incendies sont provoqués par la foudre ;
  • Les effets indirects : dégâts sur le matériel électronique sensible, comme les téléviseurs, ordinateurs, lampes, moteurs, fours, etc.

Détection[modifier | modifier le wikicode]

Il existe différents systèmes de détection de la foudre : le moulin à champ, un réseau d’antennes réceptrices, un système mobile avec une seule antenne directionnelle ou la détection par satellite artificiel. Les services météorologiques suivent les orages pour prévenir les populations.

Protection[modifier | modifier le wikicode]

Un paratonnerre sur le toit d'une maison

Une des méthodes de protection est de faciliter la circulation des charges électriques vers la terre au moyen de paratonnerres. Un bon dispositif extérieur de protection d'une installation contre la foudre est constitué de trois composantes : un dispositif de capture, une prise de terre et des conducteurs de descente, qui assurent la jonction entre le dispositif de capture et la prise de terre.

Énergie[modifier | modifier le wikicode]

Un vieux rêve est de récupérer l'énergie de la foudre pour s'alimenter en électricité. Une telle récupération de l'énergie des éclairs est toujours apparue impossible, car le phénomène est trop ponctuel et sur une faible durée. Si cette énergie était récupérée et partagée, chacun obtiendrait par an, l'équivalent de trois heures d'utilisation d'un four1.

Le saviez vous?[modifier | modifier le wikicode]

Pour les Romains de l'Antiquité, la foudre est un prodigePrécision. Pour la foudre tombant dans la journée, il s'agit d'une manifestation de Jupiter ; si la foudre tombe pendant la nuit, c'était dû au dieu Summanus, le dieu qui envoie des éclairs nocturnes. Les hommes devaient répondre à ces manifestations divines, en exécutant un rituel destiné à apaiser la colère des dieux. Les Romains pratiquaient le fulgum conditum, c'est-à-dire l'enterrement de la foudre2.

Les participants récoltaient les débris de ce qui avait été frappé par la foudre : arbre, édifice, corps humain, etc. Puis ils les mettaient soigneusement dans une fosse qu'ils recouvraient d'un petit monticule. Ils chantaient des chants funèbres. Le tout se faisait sous la supervision des haruspices ou d’un pontife.

Galerie[modifier | modifier le wikicode]

Vikiliens pour compléter[modifier | modifier le wikicode]

Références[modifier | modifier le wikicode]

  1. http://tpefoudre.canalblog.com/
  2. Entretien avec le professeur William van Andringa (Lille-III) dans http://archeo.blog.lemonde.fr/2014/04/03/quand-les-romains-enterraient-la-foudre/. Un blog à consulter pour tous les amoureux de l'archéologie

Voir aussi[modifier | modifier le wikicode]


Source : cette page a été partiellement adaptée de la page Foudre de Wikipédia.
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