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Dans cette fiche: Physique des orages 2 Paramètres électri- ques de la foudre 4

Dans cette fiche: Physique des orages 2 Paramètres électri- ques de la foudre 4 Effets de la foudre 5 Installation extérieure de protection contre la foudre 7 Installation intérieure de protection contre la foudre 9 Analyse du risque 12 Physiopathologie du foudroiement 14 Epidémiologie et cli- nique des foudroie- ments 17 Traitement d’urgence protection des person- nes prévention des foudroiements des personnes 18 Glossaire de Science et Technique Les fiches conseils de l’APF Également: Retrouvez les fiches conseils, les fiches tech- niques ainsi que les pu- blications de l’Associa- tion Protection Foudre sur le site Internet: www.apfoudre.com Mai 2002 Fiche FC - 4 Depuis les temps les plus reculés de l'humanité, la foudre est connue et ses effets sont redoutés. Le paratonnerre, inventé par Benjamin Franklin en 1752, a permis de s'affranchir des dégâts causés aux bâtiments et édi- fices, et à leur contenu. Mais aujourd'hui, le développement accéléré des techniques électriques et électroniques, dont les équipements ont une sensibilité extrême aux effets de la foudre, a induit un regain d'intérêt pour la recherche sur les phénomènes orageux et sur les moyens pour se pro- téger de leurs effets néfastes. Les équipements électriques, l'informatique, l'audiovisuel, les télécommu- nications envahissent tous les domaines de l'activité humaine, comme l'in- dustrie, l'artisanat, le tertiaire, la domotique. Aussi, de plus en plus de per- sonnes sont appelées à s'intéresser aux conséquences des phénomènes orageux, non plus seulement les physiciens de la foudre, mais les archi- tectes pour ce qui concerne la protection des bâtiments, les installateurs pour ce qui concerne la protection des matériels, et bien sûr les utilisa- teurs des diverses techniques électriques et électroniques. Nous constatons ainsi qu'un large éventail de professions, voire le grand public lui-même, est confronté aux effets de la foudre. Or la grande majo- rité des personnes ne dispose, même aujourd'hui, d'aucune connais- sance, ou que des connaissances très fragmentaires sur les phénomènes orageux, sur la foudre, ou sur les moyens de s'en protéger. Dans cette perspective, la nécessité se fait sentir depuis plusieurs an- nées, de réunir dans un glossaire les termes et concepts relatifs à la phy- sique des orages et aux méthodes et techniques de protection, accompa- gnés de leur explication. Le Groupe d’Intérêt Protection 25-50 et l’Asso- ciation pour la Protection contre la Foudre (APF) se sont attelés à cette tâche, et publient, pour la première fois en langue française, un tel glos- saire. Le glossaire présenté aujourd'hui propose, dans une première partie, une terminologie par classement thématique : la signification des termes et concepts est sommairement expliquée, et, pour la terminologie figurant déjà dans les textes normatifs, les définitions données par les normes en vigueur ont été autant que possible reprises. Dans une deuxième partie, un classement simplement alphabétique de l'ensemble des termes per- mettra de retrouver plus facilement un terme recherché. Ce glossaire est sans doute perfectible, mais dans cette première version, le lecteur intéressé est assuré de trouver la définition et l'explication de la majorité des termes qu'il pourra rencontrer dans la littérature spécialisée. Les fiches conseils de l’APF Page 2 PHÉNOMENES ORAGEUX FOUDRE ET SES EFFETS PROTECTION DES STRUC- TURES ET DES BATIMENTS 1 - PHYSIQUE DES ORAGES ET DE LA FOUDRE ORAGE Phénomène météorologique d'instabilité atmosphéri- que, au cours duquel des turbulences développent des charges électriques dans l'air, notamment au sein de nuages orageux. Ces charges sont la cause de déchar- ges électriques violentes, dites "décharges atmosphéri- ques" NUAGE ORAGEUX On distingue deux types de nuages orageux: - les cumulo-nimbus, grosses masses en forme d'en- clume, qui donnent lieu aux orages de chaleur, très lo- calisés et de durée limitée - Les orages frontaux ou lignes de grains, qui peuvent se propager sur des milliers de kilomètres. Dans les deux cas, ces nuages sont le siège de charges électri- ques, les charges positives étant rassemblées à leur sommet, et les charges négatives à leur base. Un îlot de charges positives existe parfois à la base d'un nuage. CHAMP ELECTRIQUE AU SOL La dissociation des charges dans le nuage orageux entraîne la génération d'un champ électrique intense dans l'espace nuage-sol. Lorsque qu'il atteint, au ni- veau d'un sol plan, une intensité de 4 à 10 kilovolts par mè- tre, selon les conditions locales, une décharge au sol est imminente. Commentaire: les charges électriques induites à la surface du sol par le nuage sont générale- ment positives. Le vecteur représentatif du champ est alors vertical, orienté du sol vers le nuage. DECHARGE ATMOSPHERIQUE On distingue essentiellement deux types de décharges, qui seront détaillées ci-dessous. ECLAIR Dans le langage courant, on désigne par le terme "éclair" la manifestation lumineuse d'une décharge at- mosphérique. ECLAIR INTER - NUAGE / INTRA - NUAGE Décharge électrique d'origine atmosphérique qui se développe à l'intérieur d'un nuage orageux (éclair intra- nuage) ou entre nuages (éclair inter-nuages). Ce type d'éclairs n'est pas pris en considération pour la protec- tion des installations au sol. FOUDRE / ECLAIR A LA TERRE Décharge électrique violente d'origine atmosphérique, qui se développe entre un nuage et la terre, consistant en un ou plusieurs coups de foudre (CEI 1024-1), voir ce terme. Commentaire : il existe plusieurs types de foudre / d'éclairs, qui seront décrits plus loin. CANAL IONISE / CANAL DE FOUDRE Chemin filiforme faiblement conducteur, présentant de multiples ramifications, qui se trace à travers l'air at- mosphérique, sous l'effet de processus d'ionisation. Au passage de courants de foudre, il s'échauffe jusqu'à des températures de 30000° K et devient fortement conducteur : c'est le Canal de Foudre. Son diamètre est alors de l'ordre du centimètre. ION, IONISATION Un ion est un atome ou une molécule portant une charge électrique soit par déficit (ion positif), soit par apport (ion négatif) d'un ou de plusieurs électrons. L'io- nisation est l'ensemble des processus physiques par lesquels les ions sont créés. FOUDRE NEGATIVE DESCENDANTE ECLAIR NE- GATIF DESCENDANT C'est la foudre normale, la plus fréquente en plaine et en terrain vallonné (en France, 90% des éclairs sont, en moyenne sur une année, négatifs; en fait, cette pro- portion varie de 60% en hiver à 95% en été, le reste est constitué d'éclairs positifs). Elle se compose de plu- sieurs phases successives. TRACEUR DESCENDANT / TRACEUR PAR BONDS / PRECURSEUR PAR BONDS Première phase : formation d'un canal ionisé faiblement lumineux, issu du nuage, portant des charges négati- ves, et qui progresse par bonds vers la terre. C'est donc un traceur négatif. PREDECHARGE ASCENDANTE / TRACEUR AS- CENDANT Deuxième phase : lorsque le traceur descendant s'est suffisamment approché du sol, des "prédécharges as- cendantes" naissent en différents points du sol, préfé- rentiellement à partir d'aspérités ou d'objet pointus, et se développent en direction du traceur. L'une de ces prédécharges rencontre le traceur descendant, c'est pourquoi cette prédécharge est appelée "décharge de capture"; c'est elle qui détermine le(s) point(s) d'impact (s) de la foudre au sol. ARC EN RETOUR Troisième phase : la rencontre entre le traceur descen- dant et la décharge de capture établit un pont conduc- teur entre le nuage et le sol, par lequel va pouvoir s'écouler un intense courant électrique, se propageant Fiche FC - 4 Page 3 de la terre vers le nuage, et neutralisant celui-ci. Ce courant, de nature impulsionnelle, est appelé "arc en retour". Il est la cause de la violente illumination du ca- nal de foudre; il est responsable du tonnerre, mais sur- tout des dégâts produits par un foudroiement. Un éclair négatif descendant peut comporter plusieurs arcs en retour successifs. COUP DE FOUDRE L'un des arcs en retour lors d'un éclair à la terre, qui peut être respectivement le "premier coup" ou l’un des "coups subséquents". FOUDRE POSITIVE Décharge électrique issue d'une zone de nuage portant des charges positives. Ce type de décharge atmosphé- rique débute également par un traceur, portant ici des charges positives, et ne comporte qu'un seul arc en re- tour, toutefois de beaucoup plus longue durée que les arcs en retour négatifs. Seuls 10% des coups de foudre sont positifs, mais ils causent des dégâts plus impor- tants, en raison de la forte énergie qu'ils dissipent. FOUDRE ASCENDANTE / ECLAIR ASCENDANT Lorsqu'un décharge ascendante est issue d'une aspéri- té de grande hauteur (pic montagneux, tour de télévi- sion, immeuble de grande hauteur), elle peut se déve- lopper jusqu'au sein du nuage, même en l'absence de tout traceur descendant. Ce type de décharge atmos- phérique peut comporter plusieurs arcs en retour, mais dissipe généralement une énergie modérée. COURANT PERSISTANT Pendant l'intervalle entre les courants d'arcs en retour, il subsiste souvent un courant permanent de faible inten- sité (de l'ordre de quelques centaines d'ampères), dont l'extinction coïncide avec la fin du coup de foudre. EFFET DE COURONNE Phénomène d'ionisation dans l'air, qui se déclenche lorsque le champ électrique dépasse, à pression atmos- phérique normale, une amplitude de 26 kilovolts par centimètre. Ce phénomène se développe généralement au sommet d'un objet conducteur pointu, où il y a ampli- fication locale du champ ambiant. Il prend la forme d'ef- fluves de couleur bleu-violette, et le processus physique correspondant est l'avalanche uploads/Ingenierie_Lourd/ foudre.pdf