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Les éclairs (III) Parmi les phénomènes associés aux orages, les éclairs occupen

Les éclairs (III) Parmi les phénomènes associés aux orages, les éclairs occupent une place à part tellement leurs effets sont particuliers. Les éclairs sont la manifestation lumineuse qui accompagne une décharge brusque d'électricité atmosphérique. Ces décharges d'électricité jaillissent soit entre un nuage et la terre (catégorie CG), soit entre différentes parties d'un même nuage (catégorie CC ou Crawler), soit enfin entre différents nuages. Elles trouvent leur origine dans les hautes valeurs locales du champ électrique qui peut atteindre quelques milliers de volts par cm avant la décharge. Les courants de décharge oscillent entre 18 et 31 kA avec des petites variations atteignant 24 kA/s. Mais ils peuvent atteindre plus de 200 kA pendant quelques microsecondes ! En temps normal l'air constitue un parfait isolant (rappelez-vous les propriétés des capacités); les charges positives et négatives sont dispersées, la différence de potentiel dans un nuage étant très faible. Les éclairs se manifestent lorsque l'air devient conducteur. Les éclairs sont issus de régions ionisées (nuages ou terre) portées à des différences de potentiel importantes. Lorsque les électrons chargés négativement dans une région sont fortement attirés par les charges positives présentes dans une autre région (la terre par exemple), la différence de potentiel atteint un tel niveau que des électrons libres s'entrechoquent, provoquant une "avalanche électronique" et créent en quelques nanosecondes un canal ionisé conducteur d'environ 1 m de diamètre au sein du nuage. Ce canal est constitué d'ions et d'électrons; c'est un plasma conducteur. Près du sol, chargé positivement, les particules étant attirées par leur charge opposée, un canal ionisé s'amorce rejoignant celui formé au sein du nuage. A cet instant l'éclair se manifeste en suivant la trajectoire offrant la moindre résistivité (comme l'eau s'écoulant d'une colline), d'où son parcours en zigzag. C'est au moment où le canal de retour (d'ordinaire issu du sol) se crée que l'éclair s'illumine et que l'on entend le tonnerre. Dans l'exemple où la foudre va du nuage vers le sol seul le premier éclair de retour présente une structure arborescente tandis que les décharges successives utiliseront toujours le même canal, donnant aux éclairs l'impression de clignoter. Il peut y avoir jusqu'à 30 décharges de retour venant de la terre en l'espace d'une à deux secondes, donnant l'impression que l'éclair est persistant et très lumineux. La foudre ne "tombe" donc pas uniquement du ciel mais monte également du sol. En fait lors d'un coup foudre entre un nuage et la terre, le sol étant positif, une première décharge d'électricité se manifeste du nuage vers le sol. Elle se fraye un passage à travers l'atmosphère en se dispersant en plusieurs petits canaux ou fourches en prenant l'aspect d'un escalier. Lorsque l'une des fourches rejoint un canal issu du sol, le lien s'établit et forme dorénavant le trajet de retour qui permettra à la foudre de décharger des dizaines de milliers d'ampères dans le nuage. En général le point de rencontre se situe à moins de 100 m au-dessus du sol. Cette première phase exploratoire affichant l'arborescence caractéristique est en général très peu lumineuse car elle ne décharge pas beaucoup de courant dans l'atmosphère. Par contre lorsque la foudre monte vers le nuage, la décharge de courant crée un plasma conducteur qui illumine violemment le canal, c'est l'éclair à proprement dit que vous observez. Lorsque la foudre est tombée le nuage se recharge de lui-même un certain nombre de fois selon sa maturité et son activité. Certains cellules orageuses peuvent provoquer plus de 100 éclairs par minute tandis que les moins actives émettent un seul éclair durant tout leur cycle de vie, soit en l'espace d'une heure. L'éclair que l'on aperçoit est accompagné de plusieurs impulsions très intenses d'énergie qui s'étalent au travers du spectre électromagnétique. L'essentiel de cette énergie est constituée d'impulsions continues (CC) qui sont souvent précédées par un rayonnement radioélectrique (RF) qui se manifeste durant les premiers instants de la décharge de l'éclair. Un bref éclair apparaissant durant 0.25 s émet un rayonnementradio-fréquence à 1 MHz tout à fait audible sur un récepteur onde-courtes. A mesure que la durée de l'éclair augmente, le signal radioélectrique se décale lentement vers les basses fréquences. Ainsi une impulsion durant 12 spar exemple émet un rayonnement RF à 20 kHz. C'est l'énergie contenue dans ce signal radioélectrique qui affecte les appareils électriques sous tension et qui, selon son intensité, impose de mettre en place des mesures de protection. C'est le même type d'impulsion électromagnétique mais amplifié qui est généré par une bombe EMP ou E- bombe. Nous aborderons le sujet très important et complexe de la protection contre la foudre dans le dossier anglais consacré aux activités radioamateur. Les orages et la foudre Un court métrage pédagogique sur les orages (26 min.) dont le propos porte sur les connaissances de bases de ces phénomènes et une interview du Dr Ir Christian Bouquegneau à propos de la foudre (40 min.). Documents Belgorage. Les effets de la foudre La foudre et les systèmes visant à nous en protéger suscitent toujours beaucoup de commentaires sur les forums de discussion tant de la part de personnes avisées que des néophytes. Souvent les propos sont inexacts car fondés sur des on-dit ou mieux l'interprétation ou l'extrapolation de textes de vulgarisation, par nature incomplets. Nous allons simplement décrire ce qui se produit lorsqu'un coup de foudre se manifeste et mettre en évidence que dans les faits, si une mise à la terre est utile pour se prémunir contre des coups de foudre potentiels, elle peut aussi s'avérer pire que le bien si elle est mal utilisée. A voir : Photographier les éclairs avec le kit Zeus (sur le blog) Les éclairs filmés au ralenti (sur le blog) Documents Webshots et Weather Picture of the Day Les effets d'un coup de foudre Que se passe-t-il lorsqu'un être humain est frappé par la foudre ? La victime a environ une chance sur deux d'y laisser la vie. Habituellement l'éclair entre par la tête ou l'une des oreilles. Il ressortira directement par la peau après avoir parcouru quelques centimètres du fait qu'il s'agit d'un courant de forte intensité mais temporaire qui se propage essentiellement à la surface des matériaux conducteurs (comme les chaires). Toutefois, mises à part les brûlures, la personne touchée sera probablement victime d'un arrêt cardiaque et temporairement aveugle et sourde. Si le coup de foudre ne lui est pas fatal, il peut affecter profondément la vie de la victime, dans de nombreux cas les neurores étant endommagés de manière permanente. Comme l'on dit malheureusement dans ces cas là, mieux vaut y rester... Lorsque la foudre frappe un arbre, la sève qu'il contient se transforme instantanément en vapeur. La pression engendrée par ce changement d'état fait littéralement exploser tout ce qui se trouve entre le gaz et l'atmosphère; la branche explose ou l'arbre éclate. L'éclair traverse ainsi l'arbre sous l'écorce jusqu'à la terre, libérant sous son passage des milliers de morceaux d'écorce. L'arbre survie en général à un coup de foudre à condition qu'elle n'ait pas atteint le coeur. Ces frappes violentes expliquent pourquoi il est déconseillé de se mettre à l'abri sous un arbre durant un orage; le souffle de l'exposion pourrait vous tuer car les éclats sont animés de vitesses similaires à celle d'un projectile. Evitez également de vous trouver près d'une étendue d'eau, d'une longue barrière métallique, dans une plaine ou sur un site surélevé. Dans ce cas mieux vaut courir sous l'averse et aller vous abriter dans une habitation ou trouver refuge dans un abri. L'endroit le plus sûr est sur le plancher en bois ou le balatom en caoutchouc dans un bâtiment, éloigné d'une fenêtre ou dans une voiture ou un avion qui fait office de cage de Faraday. Notons que les systèmes de cablage en fibre optique sont à l'abri des inductions électromagnétiques (mais pas les processeurs des appareils qu'ils relient sauf s'ils sont blindés). Ainsi que je l'explique dans le dossier consacré aux activités radioamateur (en anglais), lorsqu'une habitation est frappée par la foudre, le courant électrique se propage en utilisant tous les matériaux conducteurs qu'il rencontre (les antennes, les gouttières, la plomberie, etc) et est même capable de remonter par la mise à la terre ou de sauter jusqu'à la rallonge débranchée laissée à proximité de la prise ! Il faut donc bien avoir conscience que dans un endroit mal isolé, une personne prenant son bain pendant un orage, donnant un coup de téléphone à partir de son poste fixe, se lavant les mains sous le robinet ou étant directement ou indirectement en contact avec des canalisations ou leurs accessoires peut être touchée par l'intensité du courant et même en mourir. Par ailleurs, tous les appareils domestiques connectés au réseau électique risquent d'être endommagés, soit par l'intensité du courant soit par l'impulsion électromagnétique. Notons qu'une bombe électromagnétique (EMP ou E-bombe) fonctionne exactement de la même manière qu'un éclair mais son effet peut être centuplé et s'étendre sur une beaucoup plus vaste échelle (tout un continent si l'explosion à lieu en haute altitude). Enfin, il faut savoir que la foudre utilise uploads/Geographie/ les-eclairs.pdf