On dit de la foudre qu’elle "s’abat" ou "frappe" à tel ou tel endroit. D’autre part, on parle de "coup de foudre" ou de "foudre de guerre", tandis qu’une maladie soudaine et brutale est caractérisée de foudroyante.
Ces analogies avec la foudre pour référer à des évènements violents et fulgurants reflètent bien le caractère spectaculaire de ce phénomène, qui est d’ailleurs l’un des plus dangereux au monde.
Mais au juste, savez-vous ce qu’est la foudre ?
Tout commence par une différence de charges ! Les nuages d’orage, appelés cumulonimbus, sont caractérisés par une très forte extension verticale pouvant parfois dépasser 15 000 m d’épaisseur dans les régions tropicales. Au sein de ces nuages, les particules qui le composent, ont tendance à se répartir dans différentes zones selon leurs charges électriques, qui peuvent être soit positives, soit négatives : se crée alors une différence de potentiel entre les zones positives et négatives, comme entre les pôles « + » et « – » d’une pile. Dans un cumulonimbus, cette différence de potentiel peut devenir considérable ! Lorsque elle devient très importante, une brusque décharge d’électricité atmosphérique se produit. Cette puissante décharge s’accompagne d’une manifestation lumineuse que l’on appelle « éclair » et d’un bruit sec ou d’un roulement sourd, le tonnerre.
À tout moment, 1 000 à 2 000 orages éclatent à la surface de la Terre. La grande majorité des éclairs se produit au sein d’un même nuage. Ce sont des éclairs intra-nuages. Un éclair peut également jaillir entre deux nuages. On parle alors d’éclair inter-nuages. Enfin, lorsqu’un éclair atteint le sol ou un aéronef, on parle d’éclair nuage-sol, ou plus communément de foudre.
Donc l’éclair résulte d’une différence de charges.
Mais allons plus loin :
qu’est-ce qui est à l’origine de telles différences ?
Explication :
c’est une question de physique !
Les petites particules d’eau liquide constituant le cumulonimbus sont propulsées vers le haut du nuage par des mouvements d’air très intenses. A haute altitude, elles se transforment en cristaux de glace voire en grêlons pour certaines. Ces grêlons, dont le poids devient trop important, ne peuvent plus être propulsés par les courants ascendants : ils retombent vers le bas du nuage. Durant leur chute, ils entrent en collision avec des particules de glace plus petites. Ce sont ces chocs qui vont entraîner la charge des particules !
Lors de ces collisions, petites particules de glaces et grêlons s’arrachent des électrons. La répartition des charges électriques au sein du cumulonimbus se déséquilibre.
| Comme vous le savez peut-être, les charges de même signe se repoussent, tandis que celles de signe opposé s'attirent. |
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Lorsque la force d’attraction devient suffisamment puissante, il se produit un déplacement rapide de ces électrons vers les charges positives. Ce flux d’électrons créé un canal conducteur qui s’illumine au moment de la décharge électrique : c’est ce que l’on appelle un éclair.
L’intensité électrique ainsi générée peut atteindre plusieurs centaines de kA.
Lors du passage d’un éclair, l’air atteint une température de plus de 10 000°C en seulement quelques millièmes de seconde et subit une succession d’importantes compressions et dilatations. De ces mouvements brusques et successifs résultent des ondes sonores à l’origine du tonnerre. Celui-ci peut se manifester sous forme de claquements secs, de grondements sourds ou de roulements de tambour en fonction de la distance qui nous sépare de l’orage.
