foudre

(latin fulgura, pluriel de fulgur, -uris, éclair)

Décharge électrique aérienne, accompagnée d'une vive lumière (éclair) et d'une violente détonation (tonnerre), se produisant entre deux nuages ou entre un nuage et le sol.

Une colossale décharge électrique

Le cumulo-nimbus, nuage d'orage, se comporte comme un énorme condensateur électrique : il accumule les charges et, lorsque la différence de potentiel électrique entre le sommet et la base du nuage devient trop importante (plusieurs dizaines de millions de volts), il se produit un courant de décharge, qui redonne une certaine stabilité au système : c'est la foudre. Cette décharge électrique (dont l'intensité atteint jusqu'à 200 000 ampères) peut aussi s'effectuer entre la base du cumulo-nimbus, chargée négativement, et la surface terrestre, chargée positivement : c'est la foudre au sol. La décharge peut enfin se produire entre deux nuages d'orage de charges électriques opposées.

L'éclair et le tonnerre

La foudre se propage selon un trait en zigzag de quelques millimètres de diamètre. Les molécules d'air, traversées par la foudre, sont excitées et émettent alors une lumière, l'éclair. La durée de celui-ci varie d'un millième de seconde à une seconde, car il peut être composé de plusieurs décharges successives donnant l'impression qu'il clignote. L'air traversé par la foudre est rapidement porté à une forte température, de l'ordre de 30 000 °C, ce qui provoque brutalement sa forte dilatation accompagnée d'une onde de choc sonore, le tonnerre. À cette température, en effet, le son se propage beaucoup plus vite que dans l'atmosphère ambiante ordinaire et l'ébranlement sonore se déplace plus vite que le son lui-même : le phénomène est comparable à celui qui se produit lors du passage d'un avion qui franchit le mur du son, mais il est plus complexe. Le tonnerre affecte le bruit d'une détonation dans le cas d'un courant intense, d'un déchirement dans le cas d'un orage sec, ou d'un claquement lorsque la foudre tombe tout près.

Prévision et prévention

La prévision des orages et de la foudre passe par celle de la formation des cumulo-nimbus et le suivi de leur évolution. Dans le monde, la foudre au sol frappe de 50 à 100 fois par seconde. Les impacts atteignent préférentiellement les points élevés : pylônes, clochers, arbres, etc. Lorsque la foudre atteint un arbre, l'eau qu'il contient entre brutalement en ébullition, augmente de volume et le fait exploser : c'est le foudroiement.

En France, la foudre tue chaque année une cinquantaine de personnes. En zone urbaine, la prévention consiste essentiellement dans la protection des bâtiments par des systèmes canalisant les courants de décharge électrique vers le sol : le paratonnerre en est la forme la plus traditionnelle. En zone rurale, il convient de ne pas s'exposer en des lieux prédisposés au foudroiement, sous les arbres par exemple, de ne pas porter des objets qui feraient office de paratonnerre (parapluie à structure métallique, piolet en montagne, etc.) et d'éviter la proximité des points d'eau (lacs, rivières), bons conducteurs de l'électricité. Lors d'une randonnée, en cas d'orage et en l'absence de tout abri, il est recommandé de serrer les pieds et de s'accroupir en boule, la tête repliée sur les genoux et les mains protégeant la nuque.

L'habitacle métallique d'une automobile fait office de cage de Faraday et, en principe, protège bien ses occupants, de même que le fuselage d'un avion.

La foudre en boule

Depuis l'Antiquité, de nombreux témoins ont affirmé avoir vu, lors d'un coup de foudre, une boule incandescente jaune-orange d'une quinzaine de centimètres de diamètre tomber du ciel, ou bien pénétrer dans une maison par la cheminée ou par une fenêtre, et rouler sur le sol ou suivre des trajets parfois étonnants avant de disparaître ou d'exploser. Il s'agit de la foudre en boule. Plusieurs théories ont été proposées pour expliquer ce phénomène, notamment la production d’un plasma créé par la foudre ou la combustion de particules de silicium vaporisées par la foudre frappant le sol. Cependant, aucune théorie n’a permis de reproduire de manière concluante le phénomène en laboratoire, laissant le mystère de la foudre en boule entier.