APEHF

Et pour le plaisir des yeux...

pilili — Sat, 25 Mar 2006 18:39:00 GMT

Conclusion

pilili — Tue, 21 Mar 2006 21:20:00 GMT

La première partie nous a permis de voir que pendant des millénaires, les hommes ont été les victimes impuissantes et passives de la foudre. Nous avons découvert ce qui les avait amené à comprendre la nature électrique du nuage et à inventer le paratonnerre.

En deuxième partie, nous avons appris comment se formait la foudre, quels étaient les différents types d'éclairs.

La troisième partie nous a montré que si la foudre tue assez peu, ses dégâts sur l’homme et l’environnement n’en sont pas moins impressionnants et importants.

Enfin, la quatrième partie nous a appris les recommandations de prudence en cas d’orage, et l’utilité des parafoudres et paratonnerres.

Aujourd’hui, les hommes ont compris le fonctionnement de la foudre et arrivent à la déclencher à volonté en laboratoire. La peur qu’elle suscitait autrefois a donc tendance à s’atténuer. Cependant, les recherches continuent, notamment en matière de protection, mais également sur des phénomènes encore mal connus liés à la foudre comme la foudre en boule.

Test en laboratoire La foudre en boule intrigue

encore les chercheurs

Se protéger contre la foudre

pilili — Tue, 21 Mar 2006 21:12:00 GMT

On considère deux sortes de protection contre la foudre :

- les attitudes adoptables par tout un chacun par temps orageux

- les outils mis à la disposition de tous : le paratonnerre et le parafoudre.

1) Attitudes à adopter ou ne pas adopter en cas d’orage

1) En milieu extérieur

Il a y a d’abord les bons réflexes que tous le monde devrait avoir.

Il est évident pour certains que l’attente sous un arbre est à proscrire. Cela est vrai, surtout s’il est isolé. Il a été prouvé que les risques de foudroiement d’un arbre isolé sont environ cinquante fois supérieurs à ceux d’un homme debout.

On pense souvent que l’idéal est de se coucher au sol. C’est une erreur. En effet, la décharge de l’éclair se propage dans le sol dans toutes les directions en produisant des tensions qui ne s’atténuent qu’avec la distance. Il est donc plus prudent de se pelotonner au sol, bras et jambes repliées, de préférence sur un sol sec, l’eau étant bonne conductrice.

Même s’il est parfois tentant, lors d’un coup de foudre, de se serrer dans ses bras, par peur, et c’est humain, mieux vaut respecter une distance entre les personnes d’environ trois mètres. En effet, le foudroiement d’une personne peut se propager à ses voisins proches par un phénomène appelé « éclair latéral ».

Il faut penser abaisser toutes les pièces conductrices, en particulier métalliques. Il faut également s’éloigner de toute structure métallique qui pourrait entraîner des éclairs latéraux.

Contrairement à ce qu’il est imaginable, s’abriter dans une voiture, bien que métallique ne constitue pas de danger. C’est même une solution appréciable, sauf si elle est décapotable, bien entendu. En effet, une voiture constitue une très bonne cage de Faraday : la foudre glisse le long de ses parois sans pénétrer à l’intérieur. Il ne faut cependant pas poser un pied au sol ou toucher une partie conductrice de la voiture, au risque d’être soumis à une élévation de tension.

Il est en revanche fortement déconseillé de courir afin d’atteindre l’automobile ou l’abri convoité. Non pas que la vitesse fasse courir un danger, mais l’écart des jambes peut entraîner une électrocution par tension de pas. On sait que des tensions se propagent dans le sol en s’atténuant. Il y a donc une différence de potentiel entre deux points distincts, même de quelques centimètres.

2) En milieu intérieur

Débrancher les appareils électriques.

_Une autre précaution plus connue consiste à ne pas utiliser de téléphone fixe. Si la ligne téléphonique est aérienne, elle peut être touchée par la foudre, mais aussi subir une élévation de potentiel induite par un coup de foudre voisin. Même si l'un de ces deux phénomènes se produit loin à quelques kilomètres, la "surtension" générée localement se propage le long de la ligne.

2) Deux systèmes complémentaires: les paratonnerres et les parafoudres

A) La protection extérieure : les paratonnerres

Un paratonnerre est un dispositif destiné à protéger les édifices contre les effets de la foudre. Inventé par Benjamin Franklin au milieu du XVIè siècle, il est à l’origine conçu pour « écouler à la terre le fluide électrique contenu dans le nuage orageux et ainsi empêcher la foudre de tomber ». Mais les paratonnerres n'évitent pas du tout à la foudre de tomber, c'est même tout le contraire. Ils captent les coups de foudre qui, en leur absence, auraient frappé le bâtiment et écoulent les courants vers la terre sans qu’ils puissent causer de dégâts ou pénétrer dans le bâtiment.

Ils sont constitués de trois éléments :

1) Un dispositif de capture

Le dispositif de capture est une tige métallique fixée au point le plus élevé d’un toit. Il est métallique pour permettre le passage du courant et en hauteur car le paratonnerre protège les bâtiments sur un rayon d’environ deux fois sa hauteur par rapport au sol, d’où l’intérêt de trouver un point élevé pour le placer.

2) Un conducteur de descente

Le conducteur de descente est une bande de cuivre courant le long du bâtiment. Il est en cuivre car le cuivre est un excellent conducteur.

Une prise de terre

La prise de terre permet de relier le dispositif à la terre et de diffuser les courants de foudre dans le sol.

Ainsi, si l’éclair vient à frapper la tige, la charge électrique est transférée efficacement et sans dommage le long de la bande de cuivre jusqu’au sol, là où elle ne peut être une source de danger.

La protection se fait à deux niveaux : contre la foudre directe qui a un effet très destructeur mais aussi contre les surtensions dues aux effets secondaires de la foudre.

Paratonnerre au Nouveau-Mexique. C’est un des éléments d’un groupe d’instruments d’un laboratoire spécialisé dans les éclairs et les recherches atmosphériques. Une fusée (encadré) est conçue pour emmener un fil dans les nuages afin d’attirer les éclairs.

B) La protection intérieure : les parafoudres

Les parafoudres sont destinés à protéger les équipements électriques et électroniques contre les surtensions transitoires dues à la foudre. Lorsque la foudre tombe, cela provoque un rayonnement électromagnétique très important à l’origine des surtensions qui endommagent les installations. Ces surtensions peuvent apparaître sur tous les types de câbles d’alimentation électrique basse tension, d’instrumentation, de contrôle, commande ou encore réseaux informatiques.

La foudre et ses conséquences sur la Nature et sur l'Homme

pilili — Tue, 21 Mar 2006 15:33:00 GMT

1) Les différents types de foudroiement

Il existe plusieurs types de foudroiement auxquels l’Homme est exposé :

-Tout d’abord, la personne peut être victime d’un foudroiement direct qui se produit par impact direct de la foudre sur la personne.

-Ensuite, elle peut être atteinte par foudroiement par éclair latéral c'est-à-dire le courant de la foudre descend par un élément de faible conduction avant de choisir un chemin de moindre résistance qui peut être une personne situé à proximité.

-Puis,elle peut être frappée par foudroiement par tension de pas qui se produit lorsque la foudre frappe un point du sol puis le courant de la foudre s’écoule dans la terre,où il se diffuse autour du point d’impact. Cet écoulement génère un «gradient de potentiel» dû à la résistivité électrique du sol, ce qui signifie qu’entre deux points proches, situé tous deux à la surface du sol,va apparaître une différence de potentiel,qui entraîne chez un homme ou un animal le parcours du courant de dérivation sur cet être vivant,qui pourra être grièvement blessé,voire tué.

- Enfin,une personne peut être victime d’un foudroiement par tension de toucher :si une personne,dont les pieds sont en contact avec un sol suffisamment conducteur,touche un objet lui-même conducteur porté à une certaine tension, un courant va pouvoir s’écouler à travers le corps de cette personne.

2) Comment la foudre peut-elle atteindre un sujet ?

Le coup direct est le plus dangereux: la foudre pénètre par le point le plus haut (tête ou objet au-dessus de la tête) et ressort par les pieds .L’éclair survient lorsque la personne se trouve à proximité (moins de 2 mètres) d’un conducteur (arbres, pylônes…).L’intensité du courant qui traverse le corps est variable. Cependant avec de la chance, les organes vitaux peuvent être épargnés .Enfin, la foudre peut emprunter les lignes électriques et téléphoniques touchant les personnes à l’intérieur des bâtiments.

3) Quels types de lésions peut entraîner la foudre ?

Dans les cas les plus graves le foudroyé est inconscient, en arrêt cardiaque et ventilatoire. Une réanimation immédiate doit être faite : bouche à bouche…

Dans les cas modérés mais graves tout de même il existe de nombreuses lésions :

-Des troubles de la conscience, allant du coma à la perte de connaissance

Momentanée .Il persiste souvent une désorientation, des troubles de l’équilibre et une perte de la mémoire.

-Des paralysies qui empêchent le blessé de se déplacer tout seul.

-Des brûlures aux points d’entrée et de sorties marqués par des vêtements brûlés.

-Des lésions neuronales, auditives, oculaires ou encore cardio-vasculaires et pulmonaires peuvent être lors être rencontrés.

4) Les dangers de la foudre

Si les éclairs sont aussi dangereux,c’est qu’ils déclenchent une puissance de destruction quadruple :des ondes de pression,de courant et de chaleur ainsi qu’un effet électromagnétique à distance .Un éclair qui touche une ligne de courant peut griller l’ensemble des appareils électriques. De plus, par sa chaleur, il peut incendier des maisons, et surtout si celles-ci sont en bois. A cela vient s’ajouter la force explosive de l’éclair qui peut abattre un arbre gigantesque .Son onde de pression peut «catapulter» des personnes en l’air sur plusieurs mètres .Enfin, l’effet électromagnétique à distance peut avoir des conséquences particulièrement dévastatrices sur nos électroniques : le courant induit peut détruire une puce électronique même à quelques centaines de mètres de distance.

Qu'est-ce que la foudre?

pilili — Tue, 21 Mar 2006 15:05:00 GMT

La naissance scientifique de la foudre se situe en 1752, date à laquelle un dénommé Benjamin Franklin a déterminé (grâce à l’expérience du cerf-volant) que la foudre avait une nature électrique.

Mais ce sera un français, Thomas Dalibard, qui mettra, en réalité, le principe du paratonnerre à exécution la même année.

La formation de la foudre correspond en fait à cinq étapes. La première est la formation du cumulo-nimbus. La deuxième correspond au processus d’électrification. La troisième est les éclairs. La quatrième est la foudre. Et la cinquième ou dernière étape est l’éclair nuage/terre.

1) Le cumulo-nimbus

Les cumulo-nimbus sont de grands nuages qui peuvent se former près d’un front froid. La base de ces nuages est très sombre On les trouve généralement à une altitude entre 400 et 3000 mètres. Et ont une épaisseur qui varie entre 6000 et 10.000 mètres. C’est ce type de nuage qui donne les orages. Il se forme à l’occasion de forts contrastes de températures, grâces à de puissants courants d’air chaud ascendants, qui entraînent de grandes quantités d’eau et de glace en altitude.

2) Processus d’électrification

Les différents nuages formant le nuage orageux contiennent différents éléments d’eau surfondus et de cristaux de glace en suspension. Le brassage de ces nuages arrache des électrons à ces différents éléments. Et les frottements engendrés provoquent des charges électriques.

Les charges positives se trouvent au sommet des nuages, et les charges négatives à la base du nuage.

C’est cette séparation des charges dans le nuage orageux qui génère un important champ électrique entre le nuage et le sol.

L’éclair, qui est en réalité une immense étincelle, est sur le point de se produire lorsque l’intensité du nuage a atteint 4000 à 10.00 volts par mètre.

L’électrisation d’un nuage d’orage est basée sur deux théories : la gravitation et la convection.

3) Les éclairs

Comme il est dit ci-dessus, l’éclair est une immense étincelle. Il est la partie visible de cet « amorçage ». On trouve les éclairs dans deux endroits. Évidemment, il y a les éclairs qui se produisent dans l’espace nuage / terre, c'est-à-dire ceux qu’on voit. Mais pas seulement. On les trouve aussi (pour les deux tiers d’entre eux) dans la parie intra ou inter-nuage. C'est-à-dire à l’intérieur ou entre les nuages (c’est pour cette raison que parfois il nous arrive d’entendre le tonnerre sans voir aucun éclair).

La chaleur d’un éclair est supérieure à celle de la surface du soleil.

4) La foudre

La foudre est une très violente mais aussi très brève décharge atmosphérique. L’intensité du courant électrique généré varie entre 3000 et 300.000 ampères. Cette gigantesque étincelle se propage sur plusieurs kilomètres de long.

Elle s’amorce par une toute petite étincelle à 8km d’altitude, à l’intérieur du nuage. Des électrons jaillissent, parcourent une centaine de mètres, puis s’arrêtent et se rapprochent pendant quelques millionièmes de secondes. Ensuite les électrons s’éloignent puis se rapprochent à nouveau. Le « canal ionisé » se sépare en plusieurs branches. On appelle ce phénomène : le précurseur. Il précède l’arrivée de l’éclair. En se rapprochant du sol, l’activité électrique qu’il développe exerce une forte attraction sur le champ électrique du sol.

L’arrivée du précurseur près du sol provoque une concentration d’électricité négative. Et donc par contre coup, le sol se charge d’électricité positive.

Un vieux rêve (dit-on, est-il toujours d'actualité ?) serait de récupérer l'énergie de la foudre pour s'alimenter en électricité. Disons-le tout de suite : cela ne serait pas très rentable. Ne pas confondre puissance et énergie. L'éclair a la particularité d'être très bref et soudain : toute son énergie se décharge d'un coup. C'est cette rapidité qui fait toute sa violence et sa force ! Car sinon l'énergie qu'il contient n'est pas si importante que ce qu'on pourrait l'imaginer.

Bien sûr, c'est déjà bien assez d'énergie pour faire des dégâts ennuyeux. Mais, rapporté à notre consommation électrique cela devient ridicule ! Toute l'énergie des orages en France, regroupée sur l'année, suffirait à peine à alimenter un four une fois par an pour chaque habitant. L'ordre de grandeur chiffré est de quelques centaines de kilowattheure par choc de foudre (environ 280 kWh). Il y a entre 1 et 2 millions de chocs par an en France. Si nous devons partager cette énergie entre nos 65 millions d'habitants, chacun obtiendrait de l'ordre de 6 kWh par an (équivalent de trois heures d'utilisation d'un four).

Les orages les plus violents se produisent surtout dans les zones tropicales et subtropicales, là où l’humidité est la plus forte et la chaleur la plus intense.

5) L’éclair nuage/terre

Le canal de foudre, ou canal ionisé, porteur e charges négatives, progresse d’une manière aléatoire. Il prend le nom de précurseur ou traceur descendant.

Lorsqu’il est suffisamment approché du sol, plusieurs traceurs ascendants naissent à partir d’objets pointus (antenne, paratonnerre, arbre…..). Et c’est lorsque l’un de ces traceurs rentre en contact avec un traceur descendant que l’éclair et donc la foudre se produit. Car cette rencontre va établir un pont conducteur entre le nuage et le sol, par lequel va s’écouler un intense courant électrique (c’est l’arc de retour). Ce traceur est appelé « décharge de capture ». Et c’est donc lui qui va déterminer le ou les points d’impacts de la foudre au sol.

L’arc de retour est la cause de la violente illumination du canal de foudre et du tonnerre. Il est aussi responsable des dégâts produits par un foudroiement.

6) Histoire d’en savoir plus….

_ Un avion est frappé par la foudre au moins une fois par an. Les pilotes ont pendant longtemps déclaré avoir vu des éclairs dans le ciel au-dessus des nuages. Evidemment personne ne les croyait. Mais il n’en reste pas moins que c’est vrai. Les images d’archive prouvent que ces éclairs sont presque invisibles et durent qu’une fraction de seconde. Ils mesurent 16km de large à plus de 80km au-dessus du nuage orageux. Mais on ne sait absolument pas comment le nuage les fabrique.

_ Les scientifiques ne peuvent toujours pas expliquer pourquoi un éclair prend une direction plutôt qu’une autre.