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Thèse du Docteur Laurent Caumon(page 4).

Shéma n°3

Schéma montrant la distribution des charges électriques dans la masse d'un nuage orageux et la répartition du champ électrique au sol au moment ou va éclater la foudre.

2° Le champ électrique au sol

Lorsque le nuage est mûr pour éclater en orage, il constitue un vaste dipôle créant des champs électriques entre les différentes couches intérieures, de même qu'entre sa base et la surface de la terre. Ce qui a pour effet que la terre située sous le nuage s'électrise par influence en sens contraire, conformément aux lois de l'électrostatique.

Le champ électrique au sol commence à s'inverser puis croit dans de fortes proportions. Lorsque son intensité atteint -10 à -15 kV/m on peut dire qu'une décharge au sol est imminente. La mesure de ces variations est ' d'ailleurs utilisée dans des appareils d'alarme sur certains chantiers à risque.

Les valeurs de champs électriques indiquées ci - dessus supposent un sol horizontal et plat. Les reliefs, les proéminences modifient fortement cette situation et renforcent considérablement le champ à sa surface. C'est l'effet de pointe déjà évoqué précédemment. On peut calculer qu'au sommet d'une demi-sphère posée sur un plan, le champ est le triple du champ précédent. Mais pour une demi-éllipsoïde pointue, cet effet s'accentue encore et le champ est multiplié par un facteur 300.

3°Effet couronne et ionisation

Cet effet se manifeste visuellement sous forme d'effluves (sorte de filaments bleus violets) et du point de vue auditif sous forme de crépitements. Voilà donc ce que sont les feux de SAINT.ELME qui intriguaient tant les anciens navigateurs.
Pour expliquer ce phénomène, il faut savoir que les photons issus du rayonnement cosmique et de la radioactivité naturelle, sont en permanence en train d'ioniser l'air.
Les électrons libérés par ce bombardement photonique "n'aiment pas" rester libres, et s'attachent rapidement à des atomes neutres pour former un ion négatif. L'air atmosphérique contient ainsi en permanence des ions négatifs et positifs.
Mais il existe une autre manière de produire des électrons libres et des ions en quantité infiniment supérieure : c'est l'avalanche électronique .

Considérons un électron qui vient d'être libéré par un photon cosmique et supposons que cela se passe dans une région où règne un champ électrique. Cet électron va être soumis à une force et va acquérir une énergie cinétique. Puis, très vite, il va entrer en collision avec un atome neutre. Si à cet instant l'énergie acquise est égale ou supérieure à l'énergie d'ionisation de l'atome considéré, la collision va créer un nouvel électron libre. On désigne ce processus par ionisation par choc. Ce nouvel électron se comporte comme le précédent et crée à son tour un électron etc...
Le phénomène prend une allure d'avalanche.
L'intensité du champ électrique nécessaire pour qu'un électron puisse ioniser un atome est de l'ordre de 30 kV/cm, dans l'air à pression normale. Il suffit alors que l'aspérité soit assez effilée pour que le processus puisse se développer.
Exemple :champ ambiant = 4 KV/m ; coefficient d'amplification lié à l'aspérité = 1OOO ; champ au sommet d'une telle aspérité = 40 KV/cm .

Schéma n°4 :

Enfin les divers processus fondamentaux qui viennent d'être décrits produisent de la lumière : c'est le bleu mauve des effluves.

4° Les décharges atmosphériques

On distingue 2 types d'activités de décharge au sein d'un nuage d'orage :

+ Les décharges intra ou inter nuages.
Elles apparaissent sous forme d'éclairs et jaillissent en nappe à l'intérieur d'un même nuage. Ces éclairs horizontaux peuvent atteindre des longueurs de plus de 20 km. Les courants électriques qu'ils écoulent sont beaucoup plus faibles que ceux associés à la foudre, et ils ne produisent presque pas de tonnerre.
+ Les décharges atteignant le sol. : la foudre.

Dans nos régions tempérées, il y a environ 3 éclairs pour un coup à la terre et ses proportions dépassent 6 pour les orages tropicaux.

Nous étudierons plus en détail ce phénomène dans le chapitre suivant.

3 ) LA FOUDRE

a ) Répartition géographique

La sévérité orageuse d'une région peut être appréciée par son niveau kéraunique. (keraunos : mot grec signifiant la foudre).
Celui-ci est par définition le nombre de jours par an où le tonnerre a été entendu.
La simplicité de cette définition permet l'établissement de statistiques qui sont aujourd'hui fournies par la météorologie nationale, malgré la mise en place récente de système de localisation plus précis.
En France, le niveau kéraunique moyen est de l'ordre de 20.
Mais il est supérieur à 30 dans les régions montagneuses des Alpes, du massif Central, des Pyrénées et inférieur à 15 dans les régions côtières de la Normandie et de la Bretagne.

Mais il est évident que la notion de niveau kéraunique est trop rudimentaire pour les besoins d'aujourd'hui car elle ne donne aucune indication, ni sur la fréquence des foudroiements, ni sur l'existence des zones locales particulièrement foudroyées.
Une définition plus précise de l'activité orageuse peut être exprimée en nombre de coups au sol par kilomètre carré et par an. Une formule a été établie pour relier la densité Ns de coups au sol par kilomètre carré et par an au niveau kéraunique Ni .

Ns = Nil10

En France : Ns =1 à 3 coups/kmian .

Cependant cette densité n'est pas une mesure suffisamment fine pour rendre compte d'une sévérité locale que l'on appelle les "nids à orages". Néanmoins ont étaient mis en évidence, trois facteurs

+Facteurs topologiques
Zones privilégiées de formation de nuages orageux.

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