Climatologie _ _ Foudre

 
                                                                       Éclair au-dessus d'une ville
 
Des éclairs zébrant le ciel de Schaffhouse (Suisse). Photo prise depuis Dörflingen. Un oiseau est aussi visible dans l'image. Quatre images de celui-ci sont visibles du fait de l'effet stroboscopique dû aux éclairs.
 
                                                                      Animation de la décharge
 
La foudre est un phénomène naturel de décharge électrostatique disruptive qui se produit lorsque de l'électricité statique s'accumule entre des nuages d'orage, ou entre un tel nuage et la terre. La différence de potentiel électrique entre les deux points peut aller jusqu'à 100 millions de volts et produit un plasma lors de la décharge, causant une expansion explosive de l'air par dégagement de chaleur. En se dissipant, ce plasma crée un éclair de lumière et le tonnerre1.
La foudre a tendance à frapper de préférence les régions de haute altitude et les objets proéminents. Le tonnerre peut résonner d'un craquement sec lorsque l'éclair est proche ou gronder au loin. Comme la lumière voyage beaucoup plus vite que le son, l'éclair est visible avant que le tonnerre ne soit audible, ce qui permet d'estimer la distance a laquelle la foudre est tombée.
Elle présente de nombreux dangers : électrocution, déclenchement d'incendie, interférences électromagnétiques nuisibles à l'aviation et à la navigation, etc. C'est pourquoi, plusieurs techniques ont été développées pour la détecter et la canaliser afin de protéger les êtres vivants et les équipements.
 
La décharge
 
Lorsque ce champ électrostatique dépasse les limites diélectriques de l'air (variables selon les conditions d'humidité et de pression), il s'ensuit la décharge de foudre conduisant à un rééquilibre électrostatique (généralement une petite décharge de 50 à 100 mètres de longueur à la base du nuage, vers le bas mais un tiers de ces décharges proviennent du sol et montent vers les nuages et sont généralement visibles lors de gros orages).
Ce qui se passe ensuite pour un éclair nuage-sol se fait en trois étapes :

1.  la décharge arrache des électrons aux molécules de l'air, créant ainsi un canal ionisé appelé traceur ou précurseur qui transporte une faible charge électrique, avance vers une zone de charge opposée à une vitesse de l'ordre de 200 km/s. Une seconde décharge suit, prolongeant le traceur de quelques dizaines de mètres. Ce précurseur progresse par bonds (d'où le nom de traceur par bonds) de longueurs proportionnelles à l'amplitude de la décharge. Le traceur est le plus souvent à multiples branches, la progression vers le sol correspondant au chemin de moindre résistance ;

2.  les charges positives accumulées sous l'orage, en réponse à l'approche de la charge négative des précurseurs, ont tendance à se concentrer sur des objets élevés et pointus, tels que les arbres, les poteaux et les bâtiments, un phénomène que tentent d'exploiter les paratonnerres. Cela initie à un certain moment un traceur vers le nuage ;

3.  quand les deux se rejoignent, en général à moins de 100 mètres du sol, un arc électrique en retour se déclenche, utilisant le canal du précurseur (traceur en dard). Il libère les charges électriques accumulées et donne l'éclair proprement dit et le courant se propage à une vitesse qui peut atteindre 100 000 km/s.
 
Les décharges entre nuages se produisent de façon similaire en utilisant les zones de charges opposées d'un nuage à l'autre. Pour ce qui est des décharges dans un nuage, ne passant pas à l'air libre, il n'y a pas d'arc de retour mais seulement la rencontre des traceurs. Le processus de formation de la foudre peut atteindre une vitesse de 40 000 km/s et la décharge passe dans un canal qui a entre 50 mètres et 25 km de longueur et environ 3 cm de diamètre.
 
                                                                       Eclairs à Belfort en France.
 
                                                                Éclair nuage-sol près de Dardilly
 
Fréquence exceptionnelle durant un orage en 1991 à Sydney en Australie : un éclair toutes les 30 secondes pendant deux heures
 
 

                                                                     Source Wikipédia