Un million de coups de foudre par an. Il ne s’agit ni de statistique amoureuse, ni de représailles des dieux. C’est le nombre moyen de fois où la foudre tombe sur le sol français en une année. Vous avez certainement observé ce phénomène électrique lors des orages d’été… mais savez-vous comment il se forme ? et ce qui se passe exactement près des constructions surélevées ?

Parlons d’abord du côté « pousse-pousse » de l’électricité

La matière qui nous entoure est composée d’atomes. Chaque atome est constitué d’un noyau, composé de protons (charges positives) et de neutrons (charges neutres), autour duquel gravite un nuage d’électrons (charges négatives).

Les charges de même signe se repoussent et les charges opposées s’attirent. C’est cette force qui, à l’intérieur de l’atome, lie le noyau aux électrons. Cependant, appliquée de l’extérieur, cette force peut aussi obliger un électron à se séparer de son noyau. Si beaucoup d’ « électrons libres » sont ainsi amenés à se déplacer d’atome en atome, on parle de courant électrique (c’est le côté « pousse-pousse » de l’électricité).

Dans les matériaux conducteurs, comme les métaux par exemple, les électrons se séparent facilement de leurs atomes et « le courant passe ». À l’inverse, on dit que le verre et le plastique sont isolants : Les électrons sont très fortement attachés à leur atome, et «le courant ne passe pas».

Comment se forme le coup de foudre ?

Jusqu’à plusieurs dizaines de km² de surface horizontale et plusieurs km de hauteur : un nuage d’orage peut être spectaculaire ! Il se forme souvent à la fin d’une journée d’été, lorsque de l’air chaud et humide s’élève dans l’atmosphère. Cet air, au fur et à mesure qu’il monte, se refroidit et se condense en donnant des gouttelettes d’eau et de la glace.

C’est le frottement entre ces particules d’eau et de glace, qui entraîne l’électrisation du nuage. Des électrons « s’arrachent » alors de leur atome. De là, le nuage se polarise : des charges positives s’accumulent en haut et des charges négatives se rassemblent dans le bas du nuage. Par influence, le sol à l’aplomb du nuage devient également chargé positivement.

Ces charges électriques vont générer un champ électrique, qui va exercer une force sur les électrons de l’air, compris entre le nuage et le sol. Si celle-ci est suffisante, certains électrons vont successivement se libérer pour finalement réaliser une chaîne conductrice (un canal ionisé) reliant le nuage et le sol.

Les électrons accumulés dans le nuage s’engouffrent à toute vitesse dans ce canal : la foudre tombe !

Cet afflux massif d’électrons échauffe brutalement l’air du canal sur son passage.  En pratique, l’air explose littéralement, avec en conséquence un flash lumineux : l’éclair. En même temps, l’air se dilate violemment et provoque une onde sonore : le tonnerre.

Trois facteurs influencent  le coup de foudre :

• La force exercée sur les électrons de l’air (le champ électrique) est d’autant plus importante que la distance est faible entre le nuage et le sol. C’est pourquoi la foudre tend à tomber sur les points surélevés (plus proches du nuage), telles que les collines ou les constructions.
• Les métaux étant bons conducteurs, les charges s’y accumulent beaucoup plus rapidement. Ainsi les structures métalliques en contact avec le sol vont être plus facilement touchées par la foudre.
• Si une structure métallique a une forme de pointe, elle augmente  le champ électrique localement et de là, favorise le passage de l’électricité entre le nuage et elle-même. Elle est donc susceptible « d’attirer » la foudre.

Tous ces phénomènes sont directement exploités par les paratonnerres. Ceux-ci sont finalement des pointes en métal que l’on pose au sommet des structures élevées pour attirer la foudre sur elles. Elles sont reliées au sol par un câble électrique de bonne dimension qui évacue l’énergie du coup de foudre, évitant ainsi tout dommage sur le reste du bâtiment.

Le paratonnerre est justement un des types de protection utilisés par RTE pour éviter que la foudre n’endommage le réseau de transport d’électricité. => Infos à suivre dans ce billet…

Florence - Campanile vu de la Coupole