Foudre

La foudre est un phénomène naturel de décharge électrostatique disruptive qui peut se produire lorsqu'une grande quantité d'électricité statique s'est accumulée dans des zones de nuages d'orage, dans ces nuages, entre eux ou entre de tels nuages et le sol (la terre ou la mer). La différence de potentiel électrique (électrostatique) entre les deux zones peut atteindre 10 à 20 millions de volts et pour qu'apparaisse la foudre, un plasma est produit dans l'air sur le parcours de la décharge, causant les deux phénomènes observés : l'éclair d'une part, qui se propage très rapidement, et d'autre part le tonnerre, qui résulte d'une dilatation explosive de l'air échauffé par l'éclair, et se propage relativement lentement (à la vitesse du son dans l'air, qui dépend de sa température).

La foudre a tendance à frapper de préférence le sol proche du nuage générateur, en particulier dans les régions de haute altitude, et plus particulièrement les bâtiments et arbres, ou tous objets proéminents sur le sol ou la mer, qui peuvent être plus précisément ciblés par effet de pointe, mais aussi par des effets de conduction électrique. Le tonnerre peut résonner d'un craquement sec et immédiat lorsque l'éclair est proche, ou gronder plus largement au loin, en particulier en montagne, par effets d'écho. Comme la lumière voyage beaucoup plus vite que le son, l'éclair est en général visible bien avant que le tonnerre ne soit audible, ce qui permet d'estimer la distance à laquelle la foudre est tombée .

Elle présente de nombreux dangers : électrocution des personnes et des animaux, déclenchement d'incendies, interférences électromagnétiques nuisibles aux communications, à l'aviation et à la navigation, destructions de composants dans les équipements électroniques, etc. C'est pourquoi plusieurs techniques ont été développées pour la détecter, ce qui reste difficile avant le coup de foudre, et la canaliser quand c'est possible, afin de protéger les êtres vivants et les biens.

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.

Éclair au-dessus d'une ville

Histoire

La foudre est probablement apparue sur Terre bien avant la vie, il y a plus de trois milliards d'années. De plus, les éclairs ont probablement été fondamentaux pour la formation des premières molécules organiques, essentielles à l'apparition des premières formes de vie. Depuis le début de l'histoire écrite, les éclairs fascinent sur les êtres humains. Le feu que les éclairs produisent lorsqu'ils touchent le sol sert à ceux-ci pour se réchauffer pendant la nuit, en plus de tenir les animaux sauvages à l'écart. L'homme primitif a donc cherché des réponses pour expliquer ce phénomène, créant des superstitions et des mythes qui ont été incorporés dans les premières religions.

Importance biologique

Dès la formation de la Terre, les températures élevées de la croûte terrestre sont responsables de la formation de tempêtes importantes, violentes et permanentes, donnant naissance aux océans. L'eau, au cours de son cycle, transporte avec elle des éléments chimiques, tels que le carbone et l'azote, qui s'accumulent dans les mers primitives. Les rayons ultraviolets et la foudre ont peut-être grandement aidé le processus de combinaison de ces composés inorganiques ainsi qu'à leur transformation en acides aminés, composants essentiels pour l'émergence de la vie.

Les décharges électriques sont la principale source de nitrites et de nitrates, essentiels à la vie des plantes. Les plantes ne sont pas en mesure d'utiliser directement l'azote atmosphérique, elles doivent donc être transformées en d'autres composés azotés. La foudre est responsable de ces réactions chimiques, ce qui maintient le cycle de l'azote.

Les feux de forêt déclenchés par la foudre jouent un rôle fondamental dans l'évolution des plantes, car la consommation de matière sèche et l'élimination d'éventuels ravageurs par le feu sont bénéfiques pour l'environnement. Le processus d'évolution de la vie végétale semble être étroitement lié à l'apparition des incendies, qui favorisent l'émergence de nouveaux gènes. Il est possible que les incendies provoqués par la foudre aient été la première source de feu utilisée par les hommes primitifs, ce qui aurait été l'une des étapes importantes qui ont conduit à l'évolution et à la domination de celui-ci sur son environnement.

Mythologie

Statue de Zeus représenté avec des éclairs dans les mains.

Les peuples antiques ont créé de nombreuses histoires mythologiques pour expliquer l'apparition de la foudre. Dans la religion de l'Égypte antique, le dieu Typhon lance des éclairs sur la terre. En Mésopotamie, un document datant de 2300 av. J.-C. montre une déesse sur l'épaule d'une créature ailée tenant une poignée d'éclairs dans chaque main. Elle se trouve également devant le dieu qui contrôle la météo ; celui-ci crée le tonnerre avec un fouet. Les éclairs sont également la marque de la déesse de la mythologie chinoise Tien Mu, qui est l'une des cinq dignitaires du « ministère des tempêtes », commandé par Tsu Law, le dieu du tonnerre. En Inde, le Veda décrit comment Indra, le fils du Paradis et de la Terre, a porté le tonnerre dans son bige.

Vers 700 av. J.-C., les Grecs commencent à utiliser dans leur art les symboles d'éclairs inspirés du Moyen-Orient, les attribuant principalement à Zeus, le dieu suprême de leur mythologie. Dans la Grèce antique, lorsque la foudre apparaît dans le ciel, elle est considérée comme un signe de désapprobation de la part de Zeus. La même interprétation est faite dans la Rome antique en ce qui concerne Jupiter. À Rome, on croit que les branches du laurier sont « immunisées » contre l'action de la foudre, et l'empereur Tibère utilise donc ces branches pour se protéger pendant les tempêtes. Dans la religion nordique ancienne, on croit que la foudre est produite par le marteau magique Mjöllnir appartenant au dieu Thor. Les Bouriates, peuple qui vivait près du lac Baïkal, au sud de la Sibérie, croient que leur dieu produit des éclairs en lançant des pierres du ciel. Certaines tribus indigènes d'Amérique du Nord et d'Afrique maintiennent la croyance que les éclairs sont produits par un « oiseau-tonnerre » magique, qui plonge des nuages vers la Terre.

Recherche scientifique

Représentation de l'expérience de Benjamin Franklin au XVIII^e siècle, sur laquelle des étincelles induites par l'orage sortent du fil conducteur jusqu'à son doigt.

Dans les cultures modernes européennes, la première explication scientifique connue est écrite par le philosophe grec Aristote, au III^e siècle av. J.-C., attribuant l'orage à la collision entre deux nuages et la foudre au feu exhalé par ces nuages. Cependant, les premières études systématiques ne sont conduites qu'en 1752, à Marly-la-Ville, près de Paris, lorsque Thomas-François Dalibard attire des éclairs au moyen d'une haute tige de fer isolée du sol par des bouteilles de verre. Cette expérience prouve la nature électrique de la décharge. Par la suite, de nombreux tests sont effectués. L'un des plus connus est celui de Benjamin Franklin, qui utilise des cerfs-volants et des ballons pour soulever des fils conducteurs, qui génèrent de petits éclairs grâce au champ électrique existant dans les nuages.

Franklin a également démontré que la foudre se manifeste « le plus souvent sous la forme négative de l'électricité, mais parfois elle apparaît sous la forme positive ». En outre, le scientifique propose l'utilisation de grandes tiges métalliques pour la protection contre la foudre, qui, selon lui, ferait passer l'électricité silencieusement du nuage au sol. Plus tard, il réalise que ces tiges n’influencent pas les charges électriques présentes dans les nuages, mais qu'elles attirent en fait la foudre. Il finit par comprendre que, si les décharges électriques ne peuvent pas être évitées, il peut au moins les attirer à un point où il n'y aurait aucun danger, ce qui est connu sous le nom de paratonnerre. Pour prouver l'efficacité de ses idées, Franklin réunit des centaines de personnes près de Sienne, en Italie, en 1777, à un endroit souvent frappé par la foudre. Après l'installation du paratonnerre, la foule observe la foudre frapper le barreau métallique, sans l'endommager.

En 1876, James Clerk Maxwell propose la création de dépôts pour la poudre à canon entièrement enveloppée d'une couche de métal afin d'empêcher la foudre de faire exploser le composé. Lorsque la foudre frappe ce dépôt, le courant électrique reste dans cette couche extérieure et n'atteint pas la poudre à canon. Ce système est connu sous le nom de cage de Faraday. Un système de grille peut également être utilisé, cependant, plus la distance entre les conducteurs est grande, moins la protection est efficace. Les combinaisons entre le paratonnerre de Franklin et la cage de Faraday sont encore utilisées aujourd'hui pour la protection des structures, en particulier là où se trouvent des dispositifs appareils électroniques sensibles.

L'apparition de la photographie et de la spectroscopie à la fin du XIX^e siècle a une grande importance dans l'étude de la foudre. Plusieurs scientifiques ont utilisé le spectre généré par la foudre pour estimer la quantité d'énergie impliquée dans le processus physique qui se déroule sur une très courte période. L'utilisation de l'appareil photographique permet également de découvrir que la foudre a deux ou plusieurs flux électriques. Le développement de nouveaux appareils tels que les oscilloscopes et les compteurs de champs électromagnétiques au cours du XX^e siècle permet une compréhension plus complète de l'origine et de l'occurrence des décharges.

Caractéristiques

Un éclair partant d'un nuage jusqu'au sol à Dallas, aux États-Unis.

La foudre, qui est le plus souvent associée aux orages, est un gigantesque arc électrique d'électricité statique par lequel un canal conducteur se forme et des charges électriques sont transférées. Le type d'éclair le plus courant se produit à l'intérieur des nuages eux-mêmes, bien que des décharges peuvent se produire entre deux nuages, entre un nuage et l'air, et entre un nuage et le sol. Les points de contact d'un éclair dépendent de la façon dont les charges électriques sont réparties à l'intérieur des nuages.

En général, la répartition des charges dans les nuages convectifs génère un champ électrique intense. Au sommet du nuage, qui est aplati et s'étend horizontalement, des charges positives s'accumulent dans les petits cristaux de glace provenant des courants de convection. Au centre, généralement dans une plage où la température est comprise entre −20 et −10 °C, les charges négatives sont en surabondance. Les dipôles formés valent chacun des dizaines de coulombs, séparés les uns des autres de quelques kilomètres verticalement. À la base du nuage se forme généralement une petite région de charges positives, dont la charge ne vaut que quelques coulombs. Dans les tempêtes plus développées, la distribution électrique est beaucoup plus complexe.

Charge des nuages

Distribution des charges électriques dans un nuage.

Pour qu'une décharge électrique se produise, l'intérieur du nuage doit comporter un champ électrique important, qui provient du changement de la répartition des charges, électrisant le nuage. On ne sait pas exactement comment ce phénomène se produit, bien que certains concepts et prémisses de base aient été théorisés. Les modèles d'électrification sont divisés en deux modèles, convectifs et collisionnels.

Selon le modèle d'électrification convective, les charges électriques initiales proviennent d'un champ électrique préexistant avant le développement du nuage d'orage. Lorsque le nuage d'orage se développe, les ions positifs s'accumulent à l'intérieur du nuage, ce qui induit des charges négatives sur ses bords. Comme les vents à l'intérieur du nuage sont ascendants, des courants d'air de direction opposée apparaissent sur les bords du nuage, transportant les charges négatives induites à la base du nuage, créant ainsi deux régions électriquement distinctes. Au fur et à mesure que le processus se développe, le nuage devient capable d'attirer de nouvelles charges par lui-même, ce qui permet l'apparition de décharges électriques. Bien qu'il démontre l'importance de la convection dans le processus d'électrification, ce modèle ne décrit pas de manière satisfaisante la répartition des charges au début de la tempête et sur le long terme.

Modèle de séparation des charges lors de collisions inductives (à gauche) et non inductives (à droite) entre des particules de glace ayant des propriétés différentes, dans lequel des charges de signe opposé s'accumulent.

Le modèle d'électrification par collisions, comme son nom l'indique, suppose que le transfert de charges a lieu au contact entre les particules du nuage pendant le processus de convection. Cependant, aucun consensus sur la façon dont la polarisation et la séparation des charges se produisent dans les minuscules particules de glace n'existe. Les théories sont divisées en deux classes, l'inductive (qui dépend d'un champ électrique préexistant) et la non-inductive. Dans le premier, le champ électrique préexistant, qui dans des conditions normales pointe vers le bas, provoque des charges positives dans la partie inférieure des particules de glace et des charges négatives dans la région opposée. Les particules ont des tailles différentes, de sorte que les plus lourdes ont tendance à tomber tandis que les plus légères sont emportées par les vents convectifs. Le contact de la plus petite particule avec l'hémisphère inférieur de la plus grande provoque le transfert des charges, la plus légère étant chargée positivement et la plus lourde étant chargée négativement. À mesure que le nuage se développe, des charges négatives s'accumulent à sa base et des charges positives à son sommet, intensifiant de plus en plus le champ électrique et le processus de polarisation des particules au point de produire des grilles avec des différences de potentiel et de produire des décharges.

L'électrification non inductive, en revanche, a pour principe la génération de charges à partir de la collision entre des particules ayant des propriétés intrinsèques différentes. La neige roulée (particule sphérique plus petite que la grêle) et les petits cristaux de glace, lorsqu'ils entrent en collision, acquièrent des charges opposées. Le premier, plus lourd, porte des charges négatives, tandis que les cristaux atteignent le sommet du nuage, qui est ainsi chargé positivement. Pour cela, des conditions favorables doivent être réunies, notamment la température (inférieure à −10 °C) et la quantité optimale d'eau dans le nuage. Selon les caractéristiques observées, cela semble être le processus le plus important d'électrification du nuage d'orage, ce qui n'élimine pas les autres processus d'électrification.

Décharge

Dans des conditions normales, l'atmosphère terrestre est un bon isolant électrique. La rigidité diélectrique de l'air au niveau de la mer atteint trois millions de volts par mètre, mais elle diminue progressivement en fonction de l'altitude, principalement en raison de la raréfaction de l'air. Au fur et à mesure de la séparation des charges du nuage, le champ électrique devient de plus en plus intense, et finit par dépasser la rigidité diélectrique de l'air. Ainsi, un chemin de plasma conducteur émerge à travers lequel les charges électriques peuvent circuler librement, formant ainsi une décharge électrique appelée foudre.

Décharge nuage-sol négative

Un éclair nuage-sol au ralenti, pendant un cinquantième de seconde.

La décharge commence lorsque la première rupture de la rigidité diélectrique de l'air se produit, à partir de la région occupée par les charges négatives, à l'intérieur du nuage, traversé par un canal dans lequel les charges circulent librement. La pointe de la décharge se dirige vers la plus petite concentration de charges positives, à la base du nuage. Par conséquent, une grande quantité d'électrons se déplace vers le bas du nuage, tandis que le canal continue de s'étendre vers le bas, en direction du sol. La pointe de la décharge avance par étapes, de cinquante mètres toutes les cinquante microsecondes. La pointe de l'éclair se partage généralement en plusieurs branches et émet une lumière extrêmement faible à chaque saut de décharge. En moyenne, une charge de cinq coulombs de charges négatives s'accumule dans le canal ionisé de manière uniforme, et le courant électrique est de l'ordre de cent ampères.

Les électrons induisent une accumulation de charges opposées dans la région située juste en dessous du nuage. À partir du moment où elles commencent à se diriger vers le sol, les charges positives ont tendance à être attirées et à se regrouper aux extrémités des objets terrestres. À partir de ces points, l'air est ionisé, faisant apparaître des chemins ascendants similaires, allant à l'encontre du premier chemin descendant.

Lors du contact avec le sol ou un objet terrestre, les électrons commencent à se déplacer beaucoup plus vite, produisant une luminosité intense entre le nuage et le point de contact. Lorsque les électrons et les branches commencent à prendre de la vitesse et à se déplacer vers le sol, l'ensemble du trajet ionisé s'illumine. La totalité de la charge négative, y compris celle du nuage, se dissipe dans le sol en un flux qui dure quelques microsecondes. Dans cet intervalle, cependant, la température à l'intérieur du chemin atteint plus de trente mille degrés Celsius.

En général, trois ou quatre décharges se produisent en moyenne dans le même éclair, appelées décharges de retour ultérieures, séparées les unes des autres par un intervalle d'environ cinquante millisecondes. Dans le cas où le nuage contient encore des charges négatives, une nouvelle décharge apparaît, qui se déplace plus rapidement que la décharge initiale car elle suit le chemin ionisé déjà ouvert, atteignant le sol en quelques millisecondes. Cependant, la quantité d'électrons déposés dans les décharges de retour ultérieures est généralement plus faible que dans la première. Alors que le courant de décharge initial est généralement de 30 kiloampères (kA), les décharges ultérieures ont un courant compris entre 10 et 15 kA. En moyenne, trente coulombs sont transférés du nuage au sol. Il est possible d'observer un éclair principalement grâce aux différentes décharges de retour. En général, la durée moyenne de l'ensemble de ce processus est de 0,2 seconde.

Décharge nuage-sol positive

La foudre ne provient pas toujours des zones chargées négativement d'un nuage. Dans certains cas, des décharges électriques se produisent au sommet de gros cumulonimbus, dont la forme supérieure s'étend horizontalement. Bien qu'ils soient relativement rares, les éclairs positifs ont des caractéristiques particulières. Au départ, le canal précurseur présente une uniformité, différente de ce qui se produit dans une décharge négative. Lorsque le contact est établi, une seule décharge de retour intervient, dont le pic de courant atteint plus de 200 kiloampères, valeur beaucoup plus élevée que pour les éclairs négatifs. Ce processus dure généralement quelques milisecondes. Ce type de décharge offre un potentiel de destruction beaucoup plus important que les décharges négatives, en particulier pour les bâtiments industriels, en raison de la charge importante qu'il transporte.

Décharge intra-nuageuse

Décharge intra-nuageuse sur l'île Padre, aux États-Unis.

La plupart des éclairs se produisent généralement à l'intérieur des nuages. Un canal précurseur de la décharge apparaît dans le noyau négatif de la partie inférieure du nuage et se poursuit vers le haut, où les charges positives sont généralement concentrées. D'une durée typique de 0,2 seconde, ces décharges ont une luminosité presque continue, marquée par des impulsions éventuellement attribuées aux décharges de retour qui se produisent entre les poches de charge. La charge totale transférée dans une telle décharge est du même ordre que celle des éclairs nuage-sol.

La décharge commence par le mouvement des charges négatives qui forment un canal précurseur dans le sens vertical, qui se développe en 10 à 20 millisecondes et peut atteindre quelques kilomètres de longueur. Lorsqu'il atteint le sommet du nuage, ce canal est divisé en branches horizontales, à partir desquelles se produit le transfert d'électrons depuis la base du nuage. Autour du début du canal de décharge, les charges négatives se déplacent dans sa direction, prolongeant les branches à la base du nuage et augmentant la durée de la décharge. La foudre se termine lorsque la connexion principale entre les parties inférieure et supérieure du nuage est rompue.

Décharge sol-nuage

Décharge sol-nuage dans une tour près de Banská Bystrica, en Slovaquie.

Depuis les structures élevées et les sommets des montagnes, des canaux précurseurs de décharge peuvent apparaître et suivre une direction verticale vers le nuage. Dès lors, les charges négatives stockées dans le nuage s'écoulent vers le sol ou, plus rarement, des électrons s'écoulent vers le nuage. En général, le canal précurseur émerge d'un seul point, à partir duquel il se ramifie dans une direction verticale vers le nuage. Son apparition est principalement liée à des structures métalliques, telles que des bâtiments et des tours de communication, dont la hauteur atteint plus de cent mètres et dont les extrémités sont capables de potentialiser le champ électrique induit et donc d'initier une décharge précurseur. Lorsque la connexion est établie, les rejets de retour se produisent d'une manière similaire aux rejets négatifs des nuages au sol.

Particularités

Les éclairs horizontaux sont généralement très ramifiés.

Les éclairs se manifestent sous des formes diverses, et sont catégorisés selon leur trajectoire. Les plus courants sont ceux qui se produisent à l'intérieur des nuages, puis ceux qui partent d'un nuage au sol. Ils apparaissent généralement de manière intense et brillante, produisant parfois un effet stroboscopique. Lorsqu'ils sont observés à distance, leur luminosité se répand dans les nuages et dans le ciel, tandis que le bruit qu'ils produisent, le tonnerre, n'est pas toujours audible. La luminosité d'un éclair peut être perçue à plusieurs dizaines de kilomètres de distance. Ce type est appelé foudre de chaleur, car il est généralement associé aux tempêtes d'été. Lorsqu'un éclair se produit à l'intérieur des nuages, la foudre est capable de les illuminer complètement, créant une luminosité apparente qui se propage dans tout le ciel.

Éventuellement, les décharges intra-nuageuses peuvent se manifester sous la forme de canaux extrêmement ramifiés qui s'étendent horizontalement dans les régions les plus élevées du nuage, s'étendant sur une grande partie de celui-ci. Les éclairs qui sont distribués horizontalement semblent généralement se déplacer plus lentement que la moyenne. Dans les décharges nuage-sol, il est possible que des éclairs à la forme similaire à un ruban se produisent. Ceci est dû à des vents forts qui sont capables de déplacer le canal ionisé. À chaque décharge, l'éclair semble alors se déplacer latéralement, formant des segments parallèles les uns aux autres.

Gravure du XIX^e siècle illustrant le phénomène de foudre en boule.

Les décharges positives, parce qu'elles partent de la partie la plus élevée d'un cumulus, peuvent s'étendre au-delà de la région de la tempête, dans une région où le temps est stable, à des kilomètres de distance. Le canal de ce type d'éclair peut se déplacer horizontalement sur quelques kilomètres avant de se diriger soudainement vers le sol.

Les décharges de toutes sortes laissent un canal d'air ionisé extrêmement chaud par lequel elles passent. En coupant le flux des charges électriques, le canal restant se refroidit rapidement et se décompose en plusieurs parties plus petites, créant une séquence de points lumineux qui disparaît rapidement. Les segments se forment car le canal n'a pas une épaisseur constante sur toute sa longueur, et les parties plus épaisses prennent plus de temps à refroidir. Ce phénomène est extrêmement difficile à observer, car l'ensemble du processus ne prend qu'une petite fraction de seconde.

L'un des phénomènes les moins connus est celui de la foudre en boule. Celle-ci a un diamètre moyen compris entre vingt et cinquante centimètres, semble semble apparaître lors de tempêtes, a une luminosité moins intense que les autres éclairs et se déplace généralement horizontalement dans une direction aléatoire. Ce phénomène ne dure que quelques secondes. Il subsiste de nombreux doutes quant à son existence, qui n'a pas encore été prouvée, bien qu'il existe de nombreux témoignages historiques, certains rapportant en avoir vu à l'intérieur de bâtiments.

Phénomènes connexes

Des fulgurites d'Algérie.

La foudre produit des rayonnements électromagnétiques de différentes fréquences, notamment de la lumière visible, des ondes radio et des rayonnements de haute énergie. Ces rayonnements caractérisent la foudre. L'augmentation de la température dans le canal de la foudre, en revanche, produit des ondes sonores qui forment le tonnerre. La variation du champ électrique de décharge est également à l'origine d'autres types de phénomènes transitoires dans la haute atmosphère. En général, la foudre se produit en plus grand nombre pendant les orages. Lorsqu'une décharge tombe directement sur un sol sablonneux, l'immense température provoque la fusion de ses particules qui, une fois le courant coupé, fusionnent et forment un fulgurite, dont la forme acquise correspond au trajet de la décharge dans le sol.

Tonnerre

Son émis par un éclair.

Les ondes sonores provoquées par une décharge électrique caractérisent le tonnerre. Elles sont dues à l'expansion rapide de l'air due au réchauffement du canal de décharge. La fréquence varie entre quelques hertz à quelques kilohertz. L'intervalle de temps entre l'observation de la foudre et la perception du tonnerre est différencié par le fait que la lumière se déplace beaucoup plus vite que le son, qui a une vitesse de 340 mètres par seconde.

Lorsque la foudre se produit à moins de cent mètres d'un auditeur, le tonnerre se présente comme une onde sonore soudaine de grande intensité qui dure moins de deux secondes, suivie d'une forte détonation qui dure plusieurs secondes jusqu'à ce qu'elle se dissipe. La durée du tonnerre dépend de la forme du faisceau, et les ondes sonores se propagent dans toutes les directions à partir de l'ensemble du canal, ce qui entraîne une grande différence entre la partie la plus proche et la plus éloignée de l'auditeur. Comme l'atmosphère atténue les ondes sonores, le tonnerre associé aux décharges qui se produisent à grande distance devient inaudible lorsqu'il se déplace sur quelques kilomètres et perd ainsi de l'énergie. De plus, le fait que les tempêtes se produisent dans des zones d'instabilité atmosphérique favorise la dissipation de l'énergie sonore.

Rayonnement à haute énergie

Vue d'artiste de la foudre au-dessus des nuages déclenchant des éclats de rayons gamma.

La foudre produit des rayonnements dans des plages très variées du spectre électromagnétique, allant des ultra-basses fréquences aux rayons X et gamma, en passant par le spectre visible. Les rayons X et gamma sont de haute énergie et résultent de l'accélération des électrons dans un champ électrique intense au moment de la décharge. Ils sont atténués par l'atmosphère, les rayons X étant limités à proximité de l'éclair, tandis que les rayons gamma, bien que leur intensité soit considérablement réduite en fonction de la distance, peuvent être détectés à la fois depuis le sol et depuis des satellites artificiels. Les tempêtes sont généralement associées à l'apparition de flashs de rayons gamma dans la haute atmosphère terrestre. Les satellites, comme AGILE, surveillent l'apparition de ce phénomène, qui a lieu des dizaines de fois tout au long de l'année.

Des modèles suggèrent qu'un type de décharge exotique peut être produit à l'intérieur des tempêtes, dans lequel l'interaction entre les électrons de haute énergie et leur antimatière correspondante, les positons, se produit. Ce processus conduit à la production de particules plus énergisées qui finissent par produire des flambées de rayons gamma. Ces décharges sont extrêmement rapides, plus que les éclairs eux-mêmes et, malgré la grande quantité d'énergie impliquée, n'émettent que peu de lumière. Il est possible que les avions traversant à proximité des tempêtes reçoivent des doses importantes de radiation, bien que des résultats concluants n'aient pas encore été obtenus.

Couleurs et longueurs d'onde

Eclairs à Belfort en France.

Le long du chemin parcouru, la décharge, qui peut correspondre à une différence de potentiel initiale de 100 millions de volts, surchauffe les gaz de l'atmosphère et les ionise (la température peut atteindre cinq fois celle de la surface du soleil, soit 30 000 K). Il se forme un plasma conducteur, à l'origine de l'émission soudaine de lumière que l'on observe. Le phénomène lumineux est communément dénommé « éclair ».

La couleur observable de cet éclair dépend de plusieurs facteurs : la densité de courant, la distance de l'observateur à l'éclair, et différentes particules présentes dans l'atmosphère. En général, la couleur perçue d'un éclair est blanche dans un air sec, jaune en présence d'une grande quantité de poussières, rouge en cas de pluie, et bleue en présence de grêle.

La perception de couleur blanche de l'éclair est aussi liée à l'ensemble des longueurs d'onde des différents éléments présents dans l'air électrifié, l'air étant notamment composé de manière principale d'oxygène et d'azote, qui contribuent en émission à des longueurs d'onde correspondant au vert (508 à 525 nm) et jaune-orange (599 nm) pour l'oxygène et bleu (420 à 463 nm) et rouge (685 nm) pour l'azote.

Fréquence de la foudre

Carte de la fréquence de la foudre dans le monde. Plus de 1,2 milliard d'éclairs se forment par an, principalement en zones équatoriale (Le Rwanda est le plus touché pour ce qui est du nombre d'impacts de foudre par km²

On voit dans l'image de droite que la foudre est plus fréquente à l'équateur et, selon la latitude, dans les zones chaudes et humides, notamment près des littoraux. En effet, les orages qui produisent la foudre sont engendrés par une instabilité de l'atmosphère due à une élévation de la température du sol et à une humidité de basse altitude. Les zones équatoriales, bien plus chaudes et humides, sont donc beaucoup plus orageuses que les zones polaires. Les orages peuvent y atteindre 15 000 mètres d'altitude.

Les conditions à l'échelle synoptique organisent la convection de l'ensemble de l'atmosphère terrestre. Ce n'est pas partout à l'équateur que les conditions sont favorables à la formation des orages. Ainsi, la zone de convergence intertropicale, alimentée par l'action des alizés, correspond d'abord à des mouvements de soulèvement au-dessus de sols surchauffés permettant la formation assez continuelle d'orages. Au nord et au sud de cette zone, il y a par contre des mouvements descendants d'air sec, qui dégagent le ciel, et correspondent à des zones désertiques, où l'humidité et les orages sont absents. Les eaux des courants marins froids inhibent l'apparition des orages (ex. côte ouest de l'Amérique du Nord et du Sud), alors que les eaux chaudes les favorisent (ex. le Gulf Stream, et tous les parcours des ouragans).

Les taux varient aussi d'année en année suivant la variation climatique annuelle. Ainsi, selon Météorage (filiale de Météo-France), la France a connu en 2018 son record national en nombre d'éclairs et activité orageuse : presque 700 000 coups de foudre et 7,8 millions d'éclairs intra-nuage entre le 1^er janvier et le début septembre à cause d'un été particulièrement chaud et propice à la formation orageuse.

L'aviation est particulièrement concernée par les risques de foudroiement, qui sont fréquents dès qu'un avion pénètre dans un cumulonimbus (il va jouer alors le rôle d'un court-circuit traversant rapidement le nuage électrisé...). Les pilotes ont pour consigne d'éviter la traversée et même la trop grande proximité de ce type de nuages, principalement à cause de la force des courants aériens internes et périphériques (et aussi au-dessous et en dessous), qui peuvent conduire à des pertes de contrôle (décrochages), ou à la traversée de nuages de grêle très violents et destructeurs (risques d'extinction moteurs, impacts sur le pare-brise, etc.). Les avions sont protégés contre les foudroiements par l'effet « cage de Faraday » assuré par leur structure métallique, ou par des aménagements des structures en matériaux composites), mais aussi par les normes appliquées pour la conception et la réalisation des câblages et des équipements internes, certains équipements plus exposés pouvant toutefois être endommagés (antennes radar météo, gouvernes...). Les équipages sont quant à eux soumis alors à une lourde charge de travail quand ils n'ont pas pu éviter le cœur des zones orageuses (perte de visibilité extérieure, bruits violents et fortes turbulences, communications difficiles, pertes de vitesse brutales en approche ou au décollage, ou même à très haute altitude…).

Au sol, la foudre a fait l'objet de différents types d'études scientifiques statistiques, car il y a de nombreuses différences de caractéristiques selon les lieux et les circonstances d'observation (amplitude, durée, nombre d'arcs en retour) et suivant le type d'éclair (intra-nuage, nuage-sol, positif, négatif) :

• selon une étude française, 50 % des coups de foudre qu'elle a répertoriés ont une intensité inférieure à 50 000 A et 99 % inférieure à 200 000 A. Environ 60 % des décharges sont intra ou inter-nuages ; on estime à 32 millions le nombre d'éclairs frappant le sol chaque année dans le monde ;
• La fréquence des coups de foudre est définie à partir du niveau kéraunique (nombre de fois où le tonnerre a été entendu dans l'année) et surtout de la densité de foudroiement (nombre de coups de foudre au km² par an). Ce dernier mode de quantification peut être alimenté par des moyens de mesure, les détecteurs de foudre : moulin à champs, antennes directionnelles, et capteurs par satellites ;
• La fréquence ou la répartition des éclairs peut aussi être modifiée à la suite des évolutions climatiques, mais aussi de l'artificialisation des milieux, et plus précisément de la création par l'homme de sites et d'objets attirant la foudre.

Dangers

Il y a environ 2 000 orages dans le monde entier à chaque instant. Ces orages produisent entre 30 et 100 éclairs nuage-sol par seconde ou environ cinq millions d'éclairs par jour. Les dommages à travers le monde sont donc importants. Par exemple en France, selon l'INSERM, il y a de 15 à 25 décès par an liés à la foudre.

Les dangers de la foudre sont définis par :

• les effets directs (thermoélectriques) : la circulation d'un très fort courant électrique échauffe la matière et cause des dommages mécaniques souvent très importants, voire spectaculaires. Chaque année, en France, environ deux millions d'impacts de foudre sont enregistrés par les systèmes de détection, et près de 250 clochers sont plus ou moins gravement endommagés par le « feu du ciel » qui provoque également entre 15 000 et 20 000 incendies ;
• les effets indirects (électromagnétiques) : le courant de foudre induit d'une part une tension de mode commun (U = R I+ L dI/dt) et un champ électromagnétique d'une intensité exceptionnelle. Il s'ensuit la génération d'impulsions électriques parasites très puissantes, qui sont majoritairement en cause dans les dégâts d'après les statistiques. Ces parasites suffisent en effet à dégrader des matériels électroniques sensibles (téléviseurs, ordinateurs, etc.) même si l'éclair est éloigné. Si l'éclair est plus proche, le parasite peut aussi détruire des matériels plus résistants (lampes, moteurs, fours…) ;
• la conduction De nombreux animaux craignent instinctivement la foudre, qui est plus dangereuse pour les animaux au sol que dans les arbres (tant que l'arbre n'est pas lui-même foudroyé), et tout particulièrement pour les quadrupèdes (par rapport aux bipèdes). Le foudroiement direct d'animaux (ou de personnes) est très rare, mais la foudre peut indirectement tuer en frappant à proximité : en effet autour du point d'impact elle crée un déplacement de charges électriques avec un certain potentiel électrique. Ce potentiel est plus ou moins important suivant la nature du sol (sa résistivité) et selon la distance à l'impact. La différence de potentiel (tension) entre deux points est d'autant plus importante que l'écart est grand entre ces deux points (pour une résistivité donnée). Plus cette tension est importante, plus un courant intense peut circuler dans un organisme vivant (électrocution) par les membres en contact avec le sol. Ce phénomène est appelé « tension de pas », plus élevée pour un grand quadrupède orientée vers le point d'impact, que pour un être humain. Ainsi en aout 2016, dans un parc national norvégien la foudre a tué plus de 323 rennes qui s'étaient regroupés lors d'un orage.

Si la personne n'est pas tuée ou gravement brûlée, la majorité des lésions cutanées laissée par la foudre sont superficielles (brûlures ponctuées de points et carbonisations linéaires ou brûlures de contact induites par des objets métalliques sus-jacents) avec marques de ramification en feuilles de fougère dites figures de Lichtenberg. Les caractéristiques histopathologiques de ces figures ont été décrites par Resnik & Wetli, Charles en 1996.

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.

Il existe différents systèmes de détection de la foudre :

• le moulin à champ est un instrument de mesure d'un champ électrique statique. En météorologie, cet instrument permet, grâce à l’analyse du champ électrostatique au-dessus de lui, de signaler la présence d'un nuage électriquement chargé traduisant l'imminence de la foudre ;
• réseau d’antennes réceptrices qui reçoivent le signal radio généré par la décharge. Chacune des antennes en tire la direction d’où vient la foudre et son intensité. Par triangulation des directions, on peut ensuite déduire la position ;
• système mobile qui n’utilise qu’une antenne directionnelle pour déduire la direction et l’intensité du coup de foudre pour ensuite déduire la distance par l’analyse de la fréquence et de l’atténuation de l'amplitude du signal ;
• détection par satellite artificiel des éclairs produits par les orages en balayant la zone de vision pour la détection des flashs lumineux. On utilise pour cela des satellites géostationnaires comme les GOES et METEOSAT qui se situent à environ 36 000 km de la Terre. À cette distance, on peut négliger l'épaisseur de l'atmosphère et la position peut être déduite en latitude et longitude directement.

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.

Effets secondaire/indirects dans les bâtiments

La foudre peut momentanément provoquer des phénomènes de montée en potentiel des prises de terre, et des parasitages ou dysfonctionnements induits par des phénomènes d'induction électromagnétique, effets dont on cherche à se prémunir dans les installations sensibles (militaires, centrales nucléaires, réseaux de télécommunication, etc.).

Protection

Éclair 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 dédiés.

Le paratonnerre va faciliter le chemin du canal foudre par effet de pointe. Le paratonnerre sera efficace à condition d'être en présence d'un coup de foudre descendant dont le précurseur avance par bonds successifs ; ce qui est le cas dans 90 % des coups de foudre. Il est, ensuite, très important d'assurer une continuité électrique de grande capacité jusqu'à 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 (s'il reste en bon état).

Un bon dispositif extérieur de protection d'une installation contre la foudre est constitué de quatre composantes :

1. Un dispositif de capture, qui peut prendre plusieurs formes : fils tendus, paratonnerres à tige ou paratonnerres à dispositif d'amorçage, conducteurs maillés… Ces dispositifs doivent être dimensionnés, en fonction du niveau de protection souhaité, par la méthode de la sphère fictive déduite du modèle électrogéométrique de la foudre, de manière qu'un impact de foudre se produise préférentiellement sur le dispositif et non sur l'installation à protéger ;
2. Une bonne liaison équipotentielle de toutes les pièces métalliques du bâtiment connecté au puits de terre (constitué d'un réseau de conducteurs nus et enterrés, en contact intime avec le sol), qui doit permettre de disperser « facilement » les courants dans le sol. Pour ce faire, ces conducteurs doivent présenter une faible résistance à la terre, ce qui permet en outre de limiter les surtensions susceptibles d'apparaître sur les liaisons électriques extérieures qui pénètrent dans l'installation à protéger ;
3. Des conducteurs de descente, qui assurent la jonction entre le dispositif de capture et le puits de terre ;
4. Des parasurtenseurs au niveau du tableau électrique principal afin de dissiper toutes les charges électriques qui pourraient circuler sur le réseau électrique du bâtiment (entre autres par induction, même sans contact direct avec la foudre) et risqueraient d’endommager les appareils branchés à l'installation électrique.

Cet ensemble de conducteurs doivent être interconnectés 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 génère un champ magnétique impulsionnel intense, qui peut perturber voire détruire certains constituants de l'installation électrique du bâtiment à protéger. Plusieurs solutions peuvent être envisagées afin de limiter ces effets :

• éloigner les conducteurs de capture et de descente de l'installation à protéger, puisque le champ magnétique rayonné par un conducteur est inversement proportionnel à la distance par rapport à ce conducteur ;
• multiplier ces conducteurs de manière à diviser les courants : on peut réduire ainsi les niveaux de champs à proximité des conducteurs, et si le courant est bien réparti autour de l'installation à protéger, on obtient également un certain effet de compensation du champ magnétique créé par chaque conducteur ;
• augmenter l'atténuation propre à la structure de l'installation, par exemple par une amélioration de la continuité électrique du ferraillage dans le cas de constructions en béton armé (soudure des croisements et des chevauchements de fers), de manière à constituer un meilleur écran électromagnétique ;
• améliorer l'équipotentialité des masses métalliques de l'installation, pour limiter les différences de potentiels induites, en interconnectant les différents éléments conducteurs de l'installation (poutres métalliques, conduites d'eau, châssis des armoires et des équipements électriques…), au moyen de tresses de masse par exemple ;
• apporter un traitement particulier au câblage de l'installation : placer les câbles au plus près des masses métalliques (poutres par exemple) ou sur des chemins de câbles métalliques reliés à la masse à leurs deux extrémités, ce qui permet de réduire les surfaces des boucles de masses et donc les tensions parasites induites aux entrées / sorties des équipements électriques.

Dans les réseaux électriques, on évite que la foudre tombant sur les lignes électriques ne se propage à l'intérieur du poste en installant au-dessus des conducteurs électriques de ces lignes des câbles de garde, qui en plus de leur rôle de support de communication (ils contiennent des fibres optiques), jouent un rôle de protection contre la foudre. Au-delà de cette protection primaire, la protection des installations électriques contre les surtensions produites par la foudre sur les conducteurs actifs des liaisons électriques est réalisée par l'utilisation de composants parasurtenseurs (parafoudres, éclateurs à gaz, thermistances, diodes Transil) qui ont pour but de court-circuiter les impulsions parasites cheminant sur les liaisons électriques en dérivant la majeure partie de l'énergie de l'impulsion directement vers la terre. Le bon câblage de ces composants est essentiel à leur efficacité, ainsi que la longueur et la position des câbles, qui jouent en effet un rôle primordial.

À l'extérieur, les règles de protection individuelles sont en ville de se protéger dans un bâtiment et en campagne de s'éloigner de tout point culminant (effet de pointe des arbres, des clôtures) et de ne pas se regrouper (en espace exposé). La voiture, avec sa carcasse métallique, est une assez bonne protection (effet cage de Faraday). La position la plus sûre, si on ne peut se mettre à l'abri, est celle de la « boule de sécurité » qui consiste à s’accroupir, les pieds joints et sans toucher le sol avec les mains mais il faut penser à se séparer des objets métalliques pointus (alpinistes).

Le risque de foudre peut être apprécié par la « règle des 30-30 », selon laquelle il devient impératif de se protéger contre la foudre si le délai entre éclair et coup de tonnerre est inférieur à 30 secondes (l'orage est situé à une distance d'environ 10 km), ou si le délai écoulé après le dernier éclair ou coup de tonnerre est inférieur à 30 min.

Estimation du taux de foudre

Fréquence exceptionnelle durant un orage en 1991 à Sydney en Australie : un éclair toutes les 30 secondes pendant deux heures.

Le taux de foudre f est proportionnel à la puissance 6 de la vitesse w des mouvements d'air ascendants $w$. On peut donc écrire $f=aw^{6}$ où a est un coefficient de proportionnalité. Elle s'exprime en m⁻² s⁻¹.

La référence est en fait plus spécifique, et les auteurs affirment aussi dans une seconde équation que :

$f=aZW$

où W (en mètres) est la « largeur » du mouvement ascendant et Z est la réflectivité radar (en mètre-cube). En mettant en relation les deux équations, on constate que la fréquence f des éclairs permet d'estimer — grossièrement — la vitesse des courants ascendants, et donc la dangerosité de l'orage si on connait Z et W. Toutefois, en ce qui concerne les orages tropicaux, Yoshida affirme que la fréquence des éclairs est proportionnelle à $w^{5}$, ce qui modifierait la relation pour ces latitudes.

Normalisation en France

Le dimensionnement d'un dispositif extérieur de protection foudre des installations est régi en France par les normes NF EN 62305 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, etc.) 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. 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, concernant les configurations d'installations, que la norme NF C 17-100.

La norme NF EN 62305-4 permet de prendre en compte les effets de l'impulsion magnétique créée par un impact foudre sur une installation électrique, contrairement à 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 reste 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 des interconnexions électriques par parafoudres, régies par la norme NF EN 61643-21.

Records

Le 25 juin 2020, l'Organisation météorologique mondiale a annoncé l'enregistrement de deux records de foudre : le plus long en distance parcourue, et le plus long en durée, appelés « mégas éclairs ». Le premier, dans l’État du Rio Grande do Sul, au sud du Brésil, a couvert 709 km sur une ligne horizontale, coupant le nord de l'État le 31 octobre 2018, soit plus du double du précédent record, enregistré dans l’État de l'Oklahoma, aux États-Unis, avec 321 km. L'éclair ayant duré le plus longtemps, d'une durée de 16,73 secondes, s'est produit en Argentine, à partir d'une décharge qui a débuté dans le nord du pays le 4 mars 2019, soit également plus du double du précédent record, qui était de 7,74 secondes, enregistré en Provence-Alpes-Côte d'Azur, en France, le 30 août 2012.

Autres origines

Éclairs lors des éruptions de l'Eyjafjallajökull en 2010 en Islande.

En plus des tempêtes, les éruptions volcaniques sont une source fréquente de foudre. Pendant l'éruption, les particules de cendres volcaniques entrent en collision les unes avec les autres, et leur frottement génère une accumulation de charges électriques. L'ampleur de l'activité électrique est directement dépendante de la taille du nuage de cendres ; celle-ci dépend quant à elle de l'intensité de l'éruption. Ces décharges électriques, appelées orage volcanique, sont généralement confinées dans le nuage ; peu d'entre elles atteignant des régions plus éloignées. Ils représentent néanmoins une source importante d'interférences pour les transmissions radio et provoquent parfois des feux de forêt. Il existe également des éclairs provenant de nuages de fumée de grands incendies.

Les explosions thermonucléaires peuvent provoquer des décharges électriques. Ces phénomènes se produisent généralement en transférant des électrons du sol vers l'atmosphère, formant des canaux ionisés de plusieurs kilomètres de long. L'origine de ce phénomène n'est pas connue, mais il est possible que l'émission radioactive de l'explosion ait un rôle à jouer dans ce phénomène.

Les tempêtes de sable sont également des sources de décharges électriques, qui peuvent provenir de la collision entre les particules de sable qui, lorsqu'elles entrent en collision, accumulent des charges et génèrent la foudre.

Énergie

Certaines personnes caressent l'espoir de récupérer l'énergie de la foudre pour s'alimenter en électricité. Une telle récupération de l'énergie des éclairs paraît pour l'instant peu probable, car non seulement elle nécessiterait la couverture de l'ensemble du territoire par un nombre immense de paratonnerres, mais surtout elle ne pourrait être que très peu productive. En effet, un éclair est un phénomène ponctuel dégageant une grande puissance, mais sur une faible durée. L'énergie en jeu est donc bien faible, comparativement à d'autres énergies renouvelables par exemple. L'ordre de grandeur de l'énergie de la foudre est de quelques centaines de kilowatts-heures par choc (environ 280 kWh, en incluant l'énergie de l'onde rayonnée magnétiquement). Il y a entre un et deux millions de chocs par an en France. Ainsi, même si toute cette énergie était récupérée et partagée entre les 65 millions d'habitants du pays, chacun obtiendrait une part de l'ordre de 6 kWh/an, soit l'équivalent de trois heures d'utilisation d'un four ou d'un radiateur électrique.

Arts

La décharge de foudre ; série de peintures des dix héros de Tametomo, par Yoshitsuya Ichieisai — Japon, années 1860.

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

Foudre est un film écrit et réalisé par Manuela Morgaine entre 2004 et 2012. Il a été sélectionné au festival de Rotterdam de 2013, et visible dans les salles au printemps 2013. Entre documentaire et fiction, ce film met en scène quatre saisons différents sens du mot foudre : celle qui foudroie, celle qui réanime, celle qui engendre une mythologie et enfin le coup de foudre amoureux.

Un espace muséographique entièrement consacré à la foudre existait dans le Cantal, à Marcenat dans le Cézallier, au cœur du Parc naturel régional des volcans d'Auvergne, mais il a fermé en septembre 2012. La maison de la Foudre avait été créée en 1992 par Alex Hermant

The Lightning Field est une œuvre d'art de l'artiste Walter de Maria créée en 1977. Elle se trouve au Nouveau Mexique aux États-Unis et elle se compose de plusieurs poteaux en acier. C'est une œuvre de Land art, qui peut donc être frappée par la foudre, ce qui arrive cependant rarement.

Voir aussi

Bibliographie

• (en) Christopher Joh Andrews, Mary Ann Cooper, M. Darveniza et D. Mackerras, Lightning injuries : Electrical, Medical, and Legal Aspects, CRC press, 1992, 208 p. (ISBN 0-8493-5458-7, présentation en ligne)
• (en) Eduard M. Bazelyan et Yuri P. Raizer, Lightning Physics and Lightning Protection, Institute of Physics Publishing, 2000, 325 p. (ISBN 0-7503-0477-4, présentation en ligne)
• (en) Hans Dieter Betz, U. Schumann et Pierre Laroche, Lightning: Principles, Instruments and Applications : Review of Modern Lightning Research, Springer Science+Business Media, 2009, 656 p. (ISBN 978-1-4020-9078-3, présentation en ligne)
• Christian Bouquegneau, Doit-on craindre la foudre ?, Les Ulis, EDP Sciences, coll. « Bulles de sciences », 15 juin 2006, 184 p. (ISBN 2-86883-841-3 et 978-2868838414, présentation en ligne)
• (en) Christian Bouquegneau et Vladimir Rakov, How dangerous is lightning, Dover Publications, 2010, 144 p. (ISBN 978-0-486-47704-6, présentation en ligne)
• (en) Vernon Cooray, The lightning flash, Institute of Engineering and Technology, 2003, 574 p. (ISBN 978-0-85296-780-5, présentation en ligne)
• Claude Gary, La Foudre : Nature - Histoire : Risques et Protection, Paris, Dunod, 27 mai 2004, 3^e éd., 224 p. (ISBN 2-10-007261-7 et 978-2100072613)
• (en) A. Haddad et D.F. Warne, Advances in High Voltage Engineering, Londres, Institute of Engineering and Technology, 2004 (ISBN 978-0-85296-158-2, présentation en ligne)
• (en) Steven L. Horstmeyer, The Weather Almanac, John Wiley & Sons, 2011, 896 p. (ISBN 978-0-470-41325-8, présentation en ligne)
• Alex Hermant et Gérard Berger, Traqueurs d'orages, Nathan, mars 1999, 260 p. (présentation en ligne)
• (en) Dennis Lamb et Johannes Verlinde, Physics and Chemistry of Clouds, Cambridge University Press, 2011, 584 p. (ISBN 978-0-521-89910-9, présentation en ligne)
• (en) François Leblanc, Karen Aplin, Yoav Yair, Giles Harrison, Jean-Pierre Lebreton et M. Blanc, Planetary Atmospheric Electricity, Springer Science+Business Media, 2008, 540 p. (ISBN 978-0-387-87663-4, présentation en ligne)
• (en) Vernon L. Mangold, Life and Lightning : The Good Things of Lightning, Universal Publishers, 1999, 108 p. (ISBN 1-58112-796-0, lire en ligne).
• (en) David A. J Seargent, Weird Weather : tales of astronomical and atmospheric anomalies, Springer Science+Business Media, 2012, 375 p. (ISBN 978-1-4614-3070-4, ISSN 1614-659X, présentation en ligne)
• (en) Mark Stenhoff, Ball Lightning : an unsolved problem in atmospheric physics, Kluwer Academic Publishers, 2002, 349 p. (ISBN 0-306-46150-1, présentation en ligne)
• (en) M.A. Uman, Lightning, New York, Dover Publications, 2012, 320 p. (ISBN 0-486-64575-4)
• (en) M.A. Uman, All about lightning, New York, Dover Publications Inc., 1986
• (en) Martin A. Uman, The art and science of lightning protection, New York, Cambridge University Press, 2008, 240 p. (ISBN 978-0-521-87811-1, présentation en ligne)
• (en) M.A. Uman, The lightning discharge, Orlando (Floride), Academic Press, 1987
• (en) William R Cotton; George H Bryan; Susan C Van den Heever, Storm and Cloud Dynamics (Second Edition), vol. 99, Burlington, Academic Press, coll. « International geophysics series », 2011, 809 p. (ISBN 978-0-12-088542-8)
• (en) Hans Volland, Handbook of Atmospheric Electrodynamics, vol. 1, CRC Press, 1995 (ISBN 0-8493-8647-0, présentation en ligne), p. 432
• (en) Pao K. Wang, Physics and Dynamics of Clouds and Precipitation, Cambridge University Press, 2013, 452 p. (ISBN 978-1-107-00556-3, présentation en ligne)
• (en) E.R. Williams, « The electrification of thunderstorms », Scientific American, vol. 259, n^o 5,‎ novembre 1988, p. 88-99 (résumé)
• E.Barten, P.Ollier, R.Piccoli, « Les orages et la foudre », magazine Auvergne-Sciences, Laboratoire de recherche sur la foudre,‎ avril 2013 (lire en ligne)
• (en) Rakov et Martin A. Uman, Lightning : physics and effects, Cambridge University Press, 2003, 687 p. (ISBN 978-0-521-58327-5, lire en ligne).

Articles connexes

• Kéraunopathologie, spécialité biomédicale qui étudie le foudroiement
• Liste des catastrophes naturelles les plus meurtrières depuis l'Antiquité
• Fulgora, personnification de la foudre dans la mythologie romaine
• Fulgurite, du verre naturel.
• Orage
• Chasseur d'orages
• Thor
• Feu de Saint-Elme
• Zeus
• Georg Wilhelm Richmann

Liens externes

• Quelle est l'origine des orages ? par le site Culture Sciences-Physique de l'École normale supérieure de Lyon
• Protection contre la foudre dans les installations BT
• Documentaire sur les orages. En 26 minutes, celui-ci propose un survol des connaissances de bases des orages telles que la genèse d'une cellule orageuse, l'électrisation des nuages, le niveau kéraunique mondial, les types de coups de foudre, la genèse d'un coup de foudre descendant négatif, etc.
• Série audiovisuelle - Histoires d'orages - La foudre par Christian Bouquegneau, dans le cadre de la série audiovisuelle Histoires d'orages mise sur pied par le collectif belge Belgorage, une interview a été réalisée avec le D^r Ir Christian Bouquegneau, professeur à la faculté Polytechnique de Mons en Belgique.
• Doit-on craindre la foudre ? Vidéo d'une conférence donnée par le professeur Christian Bouquegneau, Faculté polytechnique de Mons, et animée par Mathieu Vidard, producteur de l'émission La Tête au carré sur France Inter, le 7 septembre 2006 au Musée des arts et métiers
• Laboratoire de Recherche sur la Foudre (unité de recherche Pégase)