Foudre

ÔĽŅ
Foudre
Page d'aide sur l'homonymie Pour les articles homonymes, voir Foudre (homonymie).
Des √©clairs z√©brant le ciel de Schaffhouse (Suisse). Photo prise depuis D√∂rflingen. Un oiseau est aussi visible dans l'image. Quatre images de l'oiseau en vol sont visibles suite √† l'effet stroboscopique d√Ľ aux √©clairs.
√Čclair au-dessus d'une ville

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 tonnerre[1].

La foudre a tendance à frapper 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 plus vite que le son, l'éclair est visible avant que le tonnerre ne soit audible.

Sommaire

La charge

Cycle de vie d'un orage : fort mouvement ascendant au d√©but et descendant ensuite. Ce qui cr√©e les conditions favorables au transport des charges √©lectriques
Distribution des charges √©lectriques et de la foudre dans un orage gr√Ęce aux diff√©rences de potentiel cr√©√©es

Les nuages d'orage (cumulonimbus) cr√©ent les conditions m√©t√©orologiques favorables √† l'accumulation de charges √©lectriques et par cons√©quent √† la cr√©ation d'un condensateur g√©ant[2] :

  • Une diff√©rence de temp√©rature importante entre le bas et le haut du nuage, induisant de violents d√©placements d'air ;
  • La pr√©sence de particules diverses comme de la glace et des poussi√®res qui par effet tribo√©lectrique vont faciliter l'arrachement ou l'ajout d'√©lectrons, selon le signe ;
  • L'air (et tout ce qu'il contient) √©tant √©lectriquement charg√©, il se cr√©e dans le nuage des zones √† potentiel √©lectrique diff√©rents : n√©gatif √† sa base et positif √† son sommet. Il s'ensuit un champ √©lectrique tr√®s important.

L'√©lectrisation du nuage d'orage est bas√©e sur deux ph√©nom√®nes : la gravitation et la convection.

La gravitation

Les gouttes de pluie, les gr√™lons et les particules de gr√©sil (de petits grains de glace) tombent par gravit√© vers le bas du nuage, au-dessous des gouttes d'eau et des cristaux de glace de taille inf√©rieure qui restent en suspension. Lorsque les grosses particules entrent en collision avec les cristaux de glace √† une temp√©rature inf√©rieure √† une limite critique, autour de -15 ¬įC, les grains de gr√©sil se chargent n√©gativement, et positivement si cette temp√©rature est sup√©rieure √† ladite limite. Comme les grains tombent plus rapidement que les cristaux, ils transportent depuis les zones sup√©rieures du nuage, o√Ļ les temp√©ratures sont inf√©rieures √† -15 ¬įC, des charges n√©gatives vers le bas[2]. Le seuil des -15 ¬įC d√©pass√©, celles-ci deviennent positives. On obtient alors une structure tripolaire du nuage avec une couche m√©diane charg√©e n√©gativement entour√©e de deux couches positives. Cependant les chocs entre particules ne sont pas seuls √† l'origine de l'√©lectrisation du nuage.

La convection

Les ions libres dans l'atmosphère sont captés par les gouttelettes dans le nuage qui sont ensuite déplacées dans les courants verticaux créés par le mécanisme de la convection. Ceci produit des accumulations de charges différentes selon l'altitude dans le nuage[2].

D'une part les rayons cosmiques frappent les mol√©cules d'air situ√©es au-dessus du nuage et les ionisent : ces ions n√©gatifs se fixent aux cristaux et aux gouttelettes du nuage et forment une couche appel√©e ¬ę couche √©cran ¬Ľ en haut du nuage. D'autre part, le champ √©lectrique intense au voisinage des objets pointus √† la surface de la Terre produit une ¬ę d√©charge Corona ¬Ľ d'ions positifs : quand le potentiel de l'objet pointu est suffisant, un champ √©lectrique intense produit l'excitation des √©lectrons avoisinant. Ceux-ci entrent alors en collision avec des atomes neutres, qui lib√®rent alors de nouveaux √©lectrons qui vont, √† leur tour, cr√©er d'autres √©lectrons et ainsi de suite, provoquant une r√©action en cha√ģne. C'est l' ¬ę avalanche √©lectronique ¬Ľ ou ionisation par choc. Les ions positifs cr√©√©s sont ensuite entra√ģn√©s par l'air chaud s'√©levant par convection et participent ainsi √† l'√©lectrisation du nuage. La couche inf√©rieure positive du nuage √©tant assez fine, c'est la couche n√©gative qui aura une influence sur la Terre. En effet, lors d'un orage celle-ci se charge positivement par influence.

La décharge

Décharge

Lorsque ce champ √©lectrostatique d√©passe les limites di√©lectriques de l'air (variables selon les conditions d'humidit√© et de pression), il s'ensuit la d√©charge de foudre conduisant √† un r√©-√©quilibre √©lectrostatique :

  • le traceur ou pr√©curseur, transportant une faible charge √©lectrique, avance vers une zone de charge oppos√©e √† une vitesse de l'ordre de 200 km/s, cr√©ant ainsi un canal ionis√©. Dans le cas d'une d√©charge n√©gative, ce pr√©curseur progresse par bonds de longueurs proportionnelles √† l'amplitude de la d√©charge. C'est ce ph√©nom√®ne que tentent d'exploiter les paratonnerres.
  • Les arcs en retour se d√©clenchent alors successivement ; ils utilisent le canal du pr√©curseur et lib√®rent les charges √©lectriques accumul√©es √† une vitesse pouvant alors d√©passer 100 000 km/s.

Couleur

Le long du chemin parcouru, les gaz sont surchauff√©s et ionis√©s (la temp√©rature peut y atteindre 30 000 ¬įC, cinq fois celle de la surface du soleil) et forment ainsi un plasma conducteur, ce qui explique l'√©mission soudaine de lumi√®re que l'on observe. Ce ph√©nom√®ne lumineux est appel√© ¬ę √©clair ¬Ľ. La couleur de cet √©clair d√©pend de plusieurs facteurs : la densit√© de courant, la distance de l'observateur √† l'√©clair et les diff√©rentes particules pr√©sentes dans l'atmosph√®re. Cependant, en g√©n√©ral, la couleur de l'√©clair est blanche dans un air sec, jaune en pr√©sence d'une grande quantit√© de poussi√®re, rouge en cas de pluie et bleue en pr√©sence de gr√™le[3].

Fréquence

Carte mondiale avec la fr√©quence de la foudre. On remarque que les zones √©quatoriales sont celles o√Ļ les d√©charges sont les plus fr√©quentes.
Fr√©quence exceptionnelle durant un orage en 1991 √† Sydney en Australie : un √©clair toutes les 30 secondes pendant deux heures
  • La foudre est l'objet d'√©tudes statistiques car il y a de nombreuses diff√©rences de caract√©ristiques (amplitude, dur√©e, nombre d'arcs en retour) suivant l'√©clair (intra-nuage, nuage-sol, positif, n√©gatif).
  • 50 % des coups de foudre ont une intensit√© inf√©rieure √† 50 000 A et 99 % inf√©rieure √† 200 000 A. Environ 60% des d√©charges sont intra ou inter-nuageuses, on estime √† 32 millions le nombre d'√©clairs frappant le sol chaque ann√©e dans le monde.
  • La fr√©quence des coups de foudre est d√©finie √† partir du niveau k√©raunique (nombre de fois o√Ļ le tonnerre a √©t√© entendu dans l'ann√©e) et surtout de la densit√© de foudroiement (nombre de coups de foudre au km¬≤ par an). Ce dernier mode de quantification peut √™tre aliment√© par des moyens de mesure, les d√©tecteurs de foudre : moulin √† champs, antennes directionnelles et capteurs par satellites.

On voit dans l'image de droite que le taux de foudre est g√©n√©ralement reli√© √† la latitude et la proximit√© de l'humidit√©. Ainsi les zones √©quatoriales ont les plus grandes densit√©s, particuli√®rement les zones c√īti√®res. On ne devrait pas en √™tre surpris puisque les orages qui produisent la foudre sont engendr√©s par une instabilit√© de l'atmosph√®re et une humidit√© de bas niveau. Ainsi les zones √©quatoriales ont plus de chances d'√™tre chaudes et humides √† l'ann√©e que les zones polaires.

Naturellement, les conditions √† l'√©chelle synoptique organisent la convection √©galement. Ce n'est pas partout √† l'√©quateur que les conditions sont favorables √† la formation des orages. Ainsi, la zone de convergence intertropicale, o√Ļ convergent les aliz√©s, donne le soul√®vement n√©cessaire pour la formation d'orages assez continuels mais au nord et au sud de celle-ci on a un mouvement descendant de l'air qui d√©gage le ciel. De la m√™me mani√®re, les eaux des courants marins froids inhibent les orages (ex. c√īte ouest de l'Am√©rique du Nord et du Sud) alors que les eaux chaudes les favorisent (ex. le Gulf Stream o√Ļ se d√©placent les ouragans).

Tonnerre

La foudre s'accompagne d'une onde acoustique, le tonnerre. Cette onde est engendrée par la dilatation brutale de l'air surchauffé par l'arc électrique. Elle peut consister en un bruit sec ou un roulement sourd selon la distance séparant l'auditeur de la foudre.

Autres effets

La foudre peut s'accompagner, dans les cas de fortes décharges, de phénomènes lumineux secondaires en haute altitude. La brièveté de ces flashs, ainsi que leur altitude (mésosphère et ionosphère), ont repoussé leur découverte par les scientifiques à ces dernières décennies.

Article d√©taill√© : Ph√©nom√®nes lumineux transitoires.

Distance

La vitesse du son permet une bonne approximation de la distance qui s√©pare un observateur d'un √©clair. Dans l'air, √† pression atmosph√©rique et √† 15 ¬įC, le son parcourt 340,88 m√®tres en 1 seconde. Ainsi, la dur√©e qui s√©pare la perception visuelle d'un √©clair (pratiquement instantan√©e puisque la lumi√®re se d√©place √† 300 000 km/s) de la perception auditive du tonnerre, permet de calculer la distance qui s√©pare l'observateur de l'√©clair. Par exemple, pour une dur√©e de 10 s, la distance entre l'observateur et l'√©clair sera de 10 \times 340,88 = 3408,8 m, soit environ 3,4 km.

Naturellement, la pression et la temp√©rature r√©elle de l'air vont changer cette valeur mais de tr√®s peu dans les conditions normales (ex. √† 0 ¬įC la vitesse du son est de 330,9 m/s). Au point d'origine de l'√©clair o√Ļ on retrouve un plasma, cette variation est significative sur une tr√®s courte distance mais cela est n√©gligeable sur le chemin total parcouru par le son. Ce qui peut √™tre plus important dans cette approximation est la stabilit√© de l'air. En effet, le son se disperse dans des conditions instables et porte plus loin dans des conditions stables. Ceci veut dire qu'il est tr√®s possible de voir un √©clair sans entendre le tonnerre et donc de ne pas pouvoir calculer la distance √† l'orage. Ainsi, les orages estivaux se produisent dans de l'air instable et il y a une limite √† la perception du tonnerre. Dans le cas des orages hivernaux se produisant au-dessus d'une couche stable d'inversion de temp√©rature, le son sera r√©verb√©r√© en altitude par cette couche et ne sera g√©n√©ralement pas per√ßu au sol mais s'il peut la p√©n√©trer, il portera tr√®s loin.

Différents types de foudre

√Čclairs intra-nuageux et inter-nuageux

La disposition des charges électriques dans l'orage, telle qu'expliquée antérieurement, crée des différences de potentiel entre le sommet, le centre et la base de l'orage. Lorsque le potentiel est suffisamment grand, l'air entre ces différents niveaux n'est plus assez isolant et un claquage se produit. La foudre alors générée peut se produire entre les différentes parties du nuage ou entre des nuages voisins.

Comme ces couches sont plus près en général les unes des autres qu'elles ne le sont du sol, ce genre d'éclairs sera le premier à se produire. À mesure que l'orage prend de l'extension verticale et que le potentiel augmente, la foudre nuage-sol prendra le dessus sans jamais être la seule. Le changement de proportion entre le type inter/intra-nuageux et nuage-sol est donc une indication du stade de développement du cumulonimbus.

√Čclairs nuage-sol

Il existe deux types de foudre nuage-sol[2] : soit descendant (sommet du nuage vers le sol) ou soit ascendant (sol vers base du nuage). Le type descendant est le plus fr√©quent mais un basculement de ce type vers le type ascendant est souvent indicatif de temps violent car le nuage est alors particuli√®rement d√©velopp√©. Le type ascendant se produit √©galement souvent √† l'avant du nuage proprement dit, car il part de l'enclume ce qui peut surprendre les gens qui se pensent √† l'abri en voyant l'orage dans le lointain. Le type ascendant est le plus fr√©quent dans le cas de coup de foudre sur des structures de grande hauteur (tour, pyl√īne).

Foudre en boule

Article d√©taill√© : Foudre en boule.
Gravure du XIXe siècle illustrant le phénomène de foudre en boule

La foudre en boule, ou foudre globulaire, est un ph√©nom√®ne se produisant parfois √† l'impact (dans de tr√®s rares cas avant). Elle se pr√©sente en r√®gle g√©n√©rale sous la forme d'une sph√®re lumineuse de taille variable (du centim√®tre √† plusieurs dizaines de centim√®tres de diam√®tre). Les observations rapportent diff√©rentes couleurs (blanc, rouge√Ętre, parfois jaune....) et une dur√©e de vie tr√®s diff√©rente selon les cas, mais le plus souvent tout au plus quelques secondes. Encore aujourd'hui les connaissances √† son sujet sont assez fragmentaires. Il a √©t√© tent√© de nombreuses fois de la reproduire en laboratoire, comme par exemple selon la th√©orie chimique imagin√©e par les chercheurs n√©o-z√©landais John Abrahamson et James Dinnis[r√©f. n√©cessaire], sans toutefois apporter d'explication r√©elle au ph√©nom√®ne. Les premi√®res ¬ę boules de feu ¬Ľ artificielles auraient √©t√© cr√©√©es par des scientifiques br√©siliens de cette fa√ßon[4] :

  1. Un arc électrique créé entre deux électrodes vaporise du silicium pur.
  2. En se refroidissant, le nuage de silicium se contracte.
  3. Le silicium se combine √† l'oxyg√®ne de l'air. La r√©action chimique d√©gage de l'√©nergie donnant une temp√©rature estim√©e de 1 700 ¬įC √† ces boules de feu qui tournent g√©n√©ralement sur elles-m√™mes juste au-dessus du sol puis disparaissent.

Dangers

Il y a environ 2 000 orages dans le monde entier √† chaque instant. Ces orages produisent entre 30 et 100 √©clairs nuage-sol par seconde ou environ 5 millions d'√©clairs par jour[5].

Les dangers de la foudre sont d√©finis par :

  • Les effets directs (thermo√©lectriques) : la circulation d'un tr√®s fort courant √©lectrique √©chauffe la mati√®re et cause des dommages m√©caniques souvent tr√®s importants, voire spectaculaires. Chaque ann√©e, en France, environ 2 millions de coups de foudre sont enregistr√©s par les syst√®mes de d√©tection, et pr√®s de 250 clochers sont plus ou moins gravement endommag√©s par le "feu du ciel" qui provoque √©galement entre 15 000 et 20 000 incendies[2].
  • Les effets indirects (√©lectromagn√©tiques)[2] : le courant de foudre induit d'une part une tension de mode commun (U = R I+ L dI/dt) et un champ √©lectromagn√©tique d'une intensit√© exceptionnelle. Il s'ensuit la g√©n√©ration d'impulsions √©lectriques parasites tr√®s puissantes, qui sont majoritairement en cause dans les d√©g√Ęts d'apr√®s les statistiques . Ces parasites suffisent en effet √† d√©grader des mat√©riels √©lectroniques sensibles (t√©l√©viseurs, ordinateurs, etc.) m√™me si l'√©clair est √©loign√©. Si l'√©clair est plus proche, le parasite peut aussi d√©truire des mat√©riels plus r√©sistants (lampes, moteurs, fours‚Ķ).
  • La conduction[6] : Pourquoi les vaches craignent-elles la foudre ? Le foudroiement direct d'animaux (ou personnes) est tr√®s rare. Cependant, lorsque la foudre frappe la terre, les charges √©lectriques se dissipent dans le sol dont le potentiel √©lectrique devient plus ou moins important suivant la nature du sol (sa r√©sistivit√©) et de la distance √† l'impact. La diff√©rence de potentiel (tension) entre deux points est d'autant plus importante que l'√©cart est grand (amplitude d'un ¬ępas¬Ľ), pour une r√©sistivit√© donn√©e. Plus cette tension est importante, plus le courant qui peut alors circuler par les membres inf√©rieurs est important. Ce ph√©nom√®ne est appel√© ¬ę tension de pas ¬Ľ, plus √©lev√©e pour une vache orient√©e dans la direction du rayon d'un cercle dont le centre est l'impact, que pour un √™tre humain[7].

Détection

Antennes faisant partie d'un réseau de détection de la foudre en Chine. Ce réseau peut détecter les éclairs en trois dimensions dans les orages
Article d√©taill√© : D√©tecteur de foudre.

Il existe diff√©rents syst√®mes de d√©tection de la foudre :

  • Le moulin √† champ est un instrument de mesure d'un champ √©lectrique statique. En m√©t√©orologie, cet instrument permet, gr√Ęce √† l‚Äôanalyse du champ √©lectrostatique au-dessus de lui, de signaler la pr√©sence d'un nuage √©lectriquement charg√© traduisant l'imminence de la foudre[8],[9] ;
  • R√©seau d‚Äôantennes r√©ceptrices qui re√ßoivent le signal radio g√©n√©r√© par la d√©charge. Chacune des antennes en tire la direction d‚Äôo√Ļ vient la foudre et son intensit√©. Par triangulation des directions, on peut ensuite d√©duire la position[10] ;
  • Syst√®me mobile qui n‚Äôutilise qu‚Äôune antenne directionnelle pour d√©duire la direction et l‚Äôintensit√© du coup de foudre pour ensuite d√©duire la distance par l‚Äôanalyse de la fr√©quence et de l‚Äôatt√©nuation de l'amplitude du signal[10] ;
  • D√©tection par satellite artificiel des √©clairs produits par les orages en balayant la zone de vision pour la d√©tection des flashs lumineux. On utilise pour cela des satellites g√©ostationnaires comme les GOES et METEOSAT qui se situent √† environ 36 000 km de la Terre. √Ä cette distance, on peut n√©gliger l'√©paisseur de l'atmosph√®re et la position peut √™tre d√©duite en latitude et longitude directement[11].

Les réseaux de détecteurs de foudre sont utilisés par les services météorologiques comme le Service météorologique du Canada, Météo-France et le National Weather Service américain pour suivre les orages et prévenir les populations. D'autres utilisateurs privés et gouvernementaux les utilisent également, dont en particulier les services de préventions des feux de forêts, les services de transport d'électricité, comme Hydro-Québec, et les usines d'explosifs.

Le repérage par satellite est en développement, il a un meilleur taux de détection mais les données sont rapportées à intervalles de 5 à 10 minutes et non en continu. Les systèmes mobiles sont utilisés par l’industrie du transport aérien à bord d’avions afin de détecter les orages et de les éviter.

Protection

Articles d√©taill√©s : Paratonnerre et Parasurtenseur.
√Čclair frappant la Tour Eiffel en 1902

La foudre est comme issue d'un générateur parfait de courant. Une des méthodes de protection est donc de faciliter la circulation des charges électriques vers la terre au moyen de conducteurs non fonctionnels.

Le paratonnerre va faciliter le chemin du canal foudre par effet de pointe. Le paratonnerre sera efficace √† condition d'√™tre en pr√©sence d'un coup de foudre descendant dont le pr√©curseur avance par bonds successifs[12] ; ce qui est le cas dans 90% des coups de foudres. Il est, ensuite, tr√®s important d'assurer une continuit√© √©lectrique de grande capacit√© jusqu'√† la terre.

Ce procédé ne garantit pas l'interception d'un arc électrique, qui peut tomber juste à proximité. Pour cette raison, les constructions industrielles sensibles sont équipées de nombreuses pointes et filins conducteurs. Il est aussi conseillé de réaliser l'interconnexion de toutes les parties conductrices présentes aux abords (par exemple les conduites d'eau) avec ce circuit de descente de foudre.

Un bon dispositif ext√©rieur de protection d'une installation contre la foudre est constitu√© de trois composantes :

  1. Un dispositif de capture, qui peut prendre plusieurs formes : fils tendus, paratonnerres √† tige ou paratonnerres √† dispositif d'amor√ßage, conducteurs maill√©s‚Ķ Ces dispositifs doivent √™tre dimensionn√©s, en fonction du niveau de protection souhait√©, par la m√©thode de la sph√®re fictive d√©duite du mod√®le √©lectrog√©om√©trique de la foudre, de mani√®re √† ce qu'un impact foudre se produise pr√©f√©rentiellement sur le dispositif et non sur l'installation √† prot√©ger.
  2. Une prise de terre, constitu√©e d'un r√©seau de conducteurs nus et enterr√©s, en contact intime avec le sol, qui doit permettre de disperser "facilement" les courants dans le sol. Pour ce faire, ces conducteurs doivent pr√©senter une faible r√©sistance de terre[13], ce qui permet en outre de limiter les surtensions susceptibles d'appara√ģtre sur les liaisons √©lectriques ext√©rieures qui p√©n√®trent dans l'installation √† prot√©ger.
  3. Des conducteurs de descente, qui assurent la jonction entre le dispositif de capture et la prise de terre.

Cet ensemble de conducteurs doit être interconnecté correctement et durablement.

Toutefois, l'installation d'un paratonnerre ne prend pas en compte les effets indirects de la foudre sur une installation. La circulation du courant foudre sur les conducteurs du dispositif g√©n√®re un champ magn√©tique impulsionnel intense qui peut perturber voire d√©truire certains constituants de l'installation √©lectrique du b√Ętiment √† prot√©ger. Plusieurs solutions peuvent √™tre envisag√©es afin de limiter ces effets :

  • √©loigner les conducteurs de capture et de descente de l'installation √† prot√©ger, puisque le champ magn√©tique rayonn√© par un conducteur est inversement proportionnel √† la distance par rapport √† ce conducteur ;
  • multiplier ces conducteurs de mani√®re √† diviser les courants : on r√©duit ainsi les niveaux de champs √† proximit√© des conducteurs et si le courant est bien r√©parti autour de l'installation √† prot√©ger, on obtient √©galement un effet de compensation du champ magn√©tique cr√©√© par chaque conducteur ;
  • augmenter l'att√©nuation propre √† la structure de l'installation, par exemple par une am√©lioration de la continuit√© √©lectrique du ferraillage dans le cas de constructions en b√©ton arm√© (soudure des croisements et des chevauchements de fers) de mani√®re √† constituer un meilleur √©cran √©lectromagn√©tique ;
  • am√©liorer l'√©quipotentialit√© des masses m√©talliques de l'installation pour limiter les diff√©rences de potentiels induites, en interconnectant les diff√©rents √©l√©ments conducteurs de l'installation (poutres m√©talliques, conduites d'eau, ch√Ęssis des armoires et des √©quipements √©lectriques‚Ķ) au moyen de tresses de masse par exemple ;
  • apporter un traitement particulier au c√Ęblage de l'installation : placer les c√Ębles au plus pr√®s des masses m√©talliques (poutres par exemple) ou sur des chemins de c√Ębles m√©talliques reli√©s √† la masse √† leurs deux extr√©mit√©s, ce qui permet de r√©duire les surfaces des boucles de masses et donc les tensions parasites induites aux entr√©es / sorties des √©quipements √©lectriques.

Dans les r√©seaux √©lectriques, on √©vite que la foudre tombant sur les lignes √©lectriques ne se propage √† l'int√©rieur du poste en installant au-dessus des conducteurs √©lectriques de ces lignes des c√Ębles de garde, qui en plus de leur r√īle de support de communication (ils contiennent des fibres optiques), jouent un r√īle de protection contre la foudre. Au-del√† de cette protection primaire, la protection des installations √©lectriques contre les surtensions produites par la foudre sur les conducteurs actifs des liaisons √©lectriques est r√©alis√©e par l'utilisation de composants parasurtenseurs (parafoudres, √©clateurs √† gaz, thermistances, diodes Transil) qui ont pour but de court-circuiter les impulsions parasites cheminant sur les liaisons √©lectriques en d√©rivant la majeure partie de l'√©nergie de l'impulsion directement vers la terre. Le bon c√Ęblage de ces composants est essentiel √† leur efficacit√©. La longueur et la position des c√Ębles jouent en effet un r√īle primordial.

Normalisation en France

Le dimensionnement d'un dispositif extérieur de protection foudre est régi en France par les normes NF EN 62 305 et NF C 17-100, qui proposent une méthode d'analyse de risque à partir de paramètres tels que la sensibilité d'une installation (présence de matières dangereuses, risque de panique…) et son exposition au phénomène foudre, estimée à partir de statistiques de foudroiement de la zone géographique dans laquelle l'installation à protéger se situe[2]. Cette analyse aboutit à la détermination d'un niveau de protection à apporter et à partir duquel la norme propose un dimensionnement adéquat du dispositif extérieur de protection de l'installation.

L'analyse de risque proposée par la norme NF EN 62305-2 est beaucoup plus fine, mais également plus difficile à appliquer, que celle de la norme NF C 17-100. Quant à la norme NF EN 62305-3, elle propose des solutions plus concrètes et est beaucoup plus exhaustive en termes de configurations d'installations que la norme NF C 17-100.

√Čgalement, la norme NF EN 62305-4 permet de prendre en compte les effets de l'impulsion magn√©tique cr√©√©e par un impact foudre sur une installation √©lectrique, contrairement √† la NF C 17-100 qui ne traite que des effets directs.

Les paratonnerres à dispositif d'amorçage (PDA) sont régis par la norme NF C 17-102 mais leur utilisation est très controversée à cause du manque de démonstrations solides de l'augmentation du rayon de protection qu'un PDA est censé apporter par rapport à un paratonnerre classique de hauteur équivalente.

En ce qui concerne les parafoudres à placer sur les liaisons d'alimentation en entrée d'une installation électrique, se référer à la norme NF EN 61643-11 pour le choix des caractéristiques de ces composants et au guide UTE C 15-443 pour des préconisations sur leur intégration dans l'installation électrique. La norme NF C 15-100 donne quelques informations à ce sujet mais renvoie essentiellement à ces deux textes. Les liaisons de communications entre installations peuvent également nécessiter une protection par parafoudres en entrée d'installation électrique, auquel cas c'est vers la norme NF EN 61643-21 qu'il conviendra de se tourner.

√Čnergie

Un vieux rêve chimérique 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 non seulement elle nécessiterait la couverture de l'ensemble du territoire par un nombre immense de paratonnerres, mais elle serait très peu productive. En effet, un éclair est un phénomène ponctuel dégageant une grande puissance, mais sur une faible durée. L'énergie produite est donc relativement faible, même comparativement à d'autres énergies renouvelables.

L'ordre de grandeur de l'énergie de la foudre est de quelques centaines de kilowatts-heure par choc (environ 280 kWh, en incluant l'énergie de l'onde rayonnée magnétiquement). Il y a entre 1 et 2 millions de chocs par an en France. Ainsi, si cette énergie était récupérée et partagée entre les 65 millions d'habitants de ce pays, chacun obtiendrait une part de l'ordre de 6 kWh par an, équivalent de trois heures d'utilisation d'un four.

Gr√Ęce au t√©lescope spatial Fermi, Michael Briggs et ses collaborateurs ont analys√© le spectre d'√©mission des flashs de 17 √©clairs ; ils y ont trouv√© un pic net √† 511 kilo-√©lectron-volts, l'exacte quantit√© d'√©nergie produite par l'annihilation d'un √©lectron et de son antiparticule, le positron[14].

Armement

Un autre fantasme est celui de domestiquer la foudre comme arme militaire. La fiction est pleine de r√©f√©rences sur ce mythe (notamment la ¬ę centrale m√©t√©o ¬Ľ g√©n√©ratrice de temp√™te du jeu Command & Conquer : Alerte rouge 2). Pour le moment, on ne sait si les exp√©riences dans ce domaine ont √©t√© vraiment concluantes, et ce pour les raisons √©voqu√©es plus haut.

Dans la mythologie grecque, l'égide est cette arme avec laquelle Zeus lance des éclairs.

Arts

La d√©charge de foudre ; s√©rie de peintures des dix h√©ros de Tametomo, par Yoshitsuya Ichieisai ‚ÄĒ Japon, ann√©es 1860.

Certains photographes, appelés chasseurs d'orages, se sont spécialisés dans les clichés de foudre.

Un espace mus√©ographique enti√®rement consacr√© √† la foudre existe dans le Cantal, √† Marcenat dans le C√©zallier, au cŇďur du Parc naturel r√©gional des volcans d'Auvergne. Le Mus√©e de la Foudre et des Orages a √©t√© cr√©√© en 1996 par Alex Hermant[15].

Notes et références

  1. ‚ÜĎ (fr)Service m√©t√©orologique du Canada, ¬ę La foudre ¬Ľ, Environnement Canada, 29 mars 2005. Consult√© le 2010-01-08
  2. ‚ÜĎ a, b, c, d, e, f et g Direction des risques accidentels, Le risque foudre et les Installations Class√©es pour la Protection de l‚ÄôEnvironnement, INERIS, septembre 2001, pdf, 67 p. [lire en ligne (page consult√©e le 2010-09-06)] 
  3. ‚ÜĎ Gabrielle Bonnet, ¬ę Quelle est l'origine des orages ? (section Pourquoi l'√©clair est-il lumineux ?) ¬Ľ, Eduscol, Ens. de Lyon. Consult√© le 2010-12-14
  4. ‚ÜĎ (fr) Foudre en boule, Science et Vie, Mai 2006, p. 102. Consult√© le 2007-06-21
  5. ‚ÜĎ Questions fr√©quemment pos√©es sur la foudre par Ressources naturelles Canada, acc√©d√© le 10 ao√Ľt 2006
  6. ‚ÜĎ Les 20 recommandations en cas d'orages par l'association de protection contre la foudre, acc√©d√© le 10 ao√Ľt 2006
  7. ‚ÜĎ (fr)Fr√©d√©ric Elie, ¬ę Foudre et tension de pas ¬Ľ, 2005. Consult√© le 2008-05-02
  8. ‚ÜĎ Field mill, EUMETCAL. Consult√© le 2011-08-13
  9. ‚ÜĎ (en) Professeur Holzworth, ¬ę World Wide Lightning Location Network ¬Ľ, Universit√© de Washington, 2011. Consult√© le 2011-08-13
  10. ‚ÜĎ a et b Service canadien des for√™ts, ¬ę La d√©tection de la foudre ¬Ľ, Foire aux questions (FAQ) sur la foudre, Ressources naturelles Canada, 18 mai 2007. Consult√© le 2011-08-13
  11. ‚ÜĎ (en) Global Hydrology and Climate Center, ¬ę Optical Transient Detector ¬Ľ, Lightning and Atmospheric Electricity Research at th GHCC, NASA, 2011. Consult√© le 2011-08-13
  12. ‚ÜĎ C'est le seul type de coup de foudre sensible √† l'effet de pointe
  13. ‚ÜĎ typiquement, moins de 10 Ohm
  14. ‚ÜĎ Les √©clairs cr√©ent de l'antimati√®re, Science et Vie, n¬į1108, janvier 2010, page 12.
  15. ‚ÜĎ (fr)Alex Hermant, ¬ę Le mus√©e de la foudre ¬Ľ. Consult√© le 2010-01-08

Voir aussi

Vid√©o d'√©clairs en zone urbaine. Les c√Ębles du premier plan ne sont pas touch√©s ; les √©clairs sont plus √©loign√©s

Sur les autres projets Wikimedia :

Bibliographie

Articles connexes

Liens externes


Wikimedia Foundation. 2010.

Contenu soumis à la licence CC-BY-SA. Source : Article Foudre de Wikipédia en français (auteurs)

Regardez d'autres dictionnaires:

  • foudre ‚ÄĒ 1. (fou dr ) s. m. et f. 1¬į¬†¬†¬†Sorte de trait enflamm√© qui vient le plus souvent des nu√©es, que l on croyait venir du ciel, et qu accompagne une violente d√©tonation. √ätre frapp√© de la foudre. L √©clat de la foudre. ‚Äʬ†¬†¬†La foudre peut br√Ľler les… ‚Ķ   Dictionnaire de la Langue Fran√ßaise d'√Čmile Littr√©

  • foudre ‚ÄĒ FOUDRE. s. m. & f. Exhalaison enflamm√©e qui sort de la nu√ę avec esclat & violence. Un coup de foudre. le foudre vengeur. estre frapp√© du foudre. estre frapp√© de la foudre. touch√© de la foudre. l esclat de la foudre. lancer la foudre. la foudre… ‚Ķ   Dictionnaire de l'Acad√©mie fran√ßaise

  • Foudre ‚ÄĒ is the French word for lightning. It has been the name of a number of French naval vessels including*The seaplane carrier La Foudre *Foudre class landing platform dock including Foudre (L 9011) the name ship of the class ‚Ķ   Wikipedia

  • Foudre ‚ÄĒ (fr., spr. Fudr), Blitz! Donner! als Fluch; daher Foudroyiren (spr. Fudroajiren), 1) donnern; bes. 2) (im gemeinen Leben Fudern), fluchen ‚Ķ   Pierer's Universal-Lexikon

  • Foudre ‚ÄĒ (franz., spr. fŇędr ), Blitz, Donnerschlag; foudroyant, niederschmetternd ‚Ķ   Meyers Gro√ües Konversations-Lexikon

  • Foudre ‚ÄĒ (frz., spr. fuhdr), Blitz, Donner; foudroyant (spr. fudrŇŹńÉj√°ng), niederschmetternd ‚Ķ   Kleines Konversations-Lexikon

  • Foudre ‚ÄĒ (frz. fud ľr), Blitz; foudroyer (fudrojeh), wettern; fluchen ‚Ķ   Herders Conversations-Lexikon

  • foudre ‚ÄĒ 1. foudre [ fudr ] n. f. et m. ‚ÄĘ 1080; lat. fulgur ¬ę √©clair ¬Ľ 1 ‚ô¶ D√©charge √©lectrique qui se produit par temps d orage entre deux nuages ou entre un nuage et le sol, avec une lumi√®re et une d√©tonation (‚áí √©clair, tonnerre). La foudre √©clate, tombe ‚Ķ   Encyclop√©die Universelle

  • FOUDRE ‚ÄĒ s. f. Le feu du ciel, la mati√®re √©lectrique lorsqu elle s √©chappe de la nue en produisant une vive lumi√®re et une violente d√©tonation. La foudre sillonne les nues, brille dans les airs. Un coup de foudre. √ätre atteint, frapp√© de la foudre, touch√© ‚Ķ   Dictionnaire de l'Academie Francaise, 7eme edition (1835)

  • FOUDRE ‚ÄĒ n. f. Fluide √©lectrique qui, en s‚Äô√©chappant des nuages form√©s par la condensation de la vapeur d‚Äôeau, produit une vive lumi√®re et une violente d√©tonation. La foudre sillonne les nues, brille dans les airs. Un coup de foudre. √™tre atteint, frapp√©… ‚Ķ   Dictionnaire de l'Academie Francaise, 8eme edition (1935)


Share the article and excerpts

Direct link
… Do a right-click on the link above
and select ‚ÄúCopy Link‚ÄĚ

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.