LE NUAGE ORAGEUX

Pouvant atteindre plusieurs kilomètres de hauteur et de côté, le nuage orageux de type cumulo-nimbus est à l’origine de la production des foudres.

Les turbulences atmosphériques et les fortes différences de températures (jusqu’à –60 °C à 10 km d’altitude) engendrent une séparation des charges du nuage : sa partie supérieure est constituée de cristaux de glace chargés positivement et sa base de gouttelettes d’eau chargées négativement. La base du nuage influence localement la charge du sol en surface en attirant une quantité équivalente de charges électriques de signe opposé.

Lorsque trop chargé, le nuage cherche évacue cette charge en « explosant » : il se décharge par échange de charges soit avec le sol (foudre), soit avec d’autres nuages ou zones de nuages (éclairs intra ou inter-nuages). Des milliards de charges électriques sont ainsi dissipées donnant lieu à des courants pouvant atteindre 500 000 A et des tensions de plusieurs millions de volts.

Il est important de noter que des courants de l’ordre de 30 mA sous des tensions de seulement 50 V peuvent être dangereux pour l’homme, voire mortels pour des valeurs supérieures à 1 A !

LE PHÉNOMÈNE DE LA DÉCHARGE

De la base d’un nuage en général chargée négativement s’échappe une pré-décharge appelée « dard », faiblement lumineuse, dont la progression vers le sol se fait par bonds successifs de quelques dizaines de mètres.

A l’approche du sol, l’extrémité fortement chargée du traceur ou « dard » engendre à sa verticale un important accroissement du champ électrique local. A environ 200 m du sol, des effluves de charges ou « streamers » s’échappent des points d’impact préférentiels de la foudre où le champ électrique est le plus intense (cimes des arbres, cheminées, paratonnerres, …). Localement , ces effluves se transforment en décharges ascendantes positives et vont à l’encontre du dard.

Le streamer qui offre les meilleures caractéristiques d’amorçage et de propagation rejoint le traceur descendant et assure la jonction électrique nuage-sol par la formation d’un canal ionisé. Ce chemin privilégié donne lieu à une forte décharge électrique de plusieurs milliers d’ampères appelée « arc en retour ».

En l’espace de 0,2 à 1 s, plusieurs coups de foudre peuvent être échangés, leur progression est continue et leur vitesse de propagation très élevée.

TYPES DE FOUDRE ET PARATONNERRES

Selon la polarité du nuage (charges positives ou négatives à sa base) et le sens de la décharge (ascendante ou descendante), quatre types de décharges peuvent avoir lieu. Sous nos latitudes, des mesures statistiques in situ ont démontré que plus de 90 % des décharges sont des coups de foudre descendant de type négatif.

Installés suivant les règles de l’art, les paratonnerres sont conçus pour fournir quel que soit le type de foudre des caractéristiques d’amorçage et de propagation meilleures que tout autre élément à sa proximité immédiate. Ils n’attirent (ne repoussent) pas la foudre mais protègent les structures contre ses effets en déviant le courant de foudre à la terre et en assurant son écoulement.