Observatoire français des tornades et orages violents

Les caractéristiques de la foudre

L'origine de la foudre

L’aboutissement de l’électrisation des différentes couches nuageuses et du sol aboutit à une décharge électrique se manifestant par un éclair. La décharge de foudre vise à rééquilibrer électrostatiquement l’environnement et les charges au sein du nuage. C’est la concrétisation d’un court-circuit échauffant les gaz de l’air peu conducteurs à une très haute température, les rendant de fait lumineux car en incandescence. 
Le traceur transporte une faible charge électrique et tend à rejoindre une zone de charge opposée, à la vitesse de 200 000 m/s. C’est dans ce traceur que l’éclair se produit. Plusieurs arcs en retour vont alors circuler au sein même du traceur, permettant un échange de charges, à une vitesse supérieure à 100 million de mètres par seconde.

Modèle conceptuel de la foudre

La foudre est un phénomène de décharge électrostatique particulièrement complexe, qui fait encore à ce jour débat au sein de la communauté scientifique spécialisée dans le domaine de la convection. 
Les hydrométéores présents dans les cumulonimbus sont brassés par les courants verticaux (ascendants et descendants) et entrent en collision. Ce phénomène permet la production de charges électrostatiques. Le cumulonimbus agit alors comme un dipôle positif. 
Plusieurs modèles théoriques du comportement des charges électriques au sein d’un cumulonimbus tendent encore à s’affronter. Le plus simple des modèles consiste à dire que les particules les plus légères dans le nuage, chargées positivement, tendent à s’élever vers le sommet du cumulonimbus. Au contraire, les particules plus lourdes (eau en surfusion la plupart du temps), chargées négativement, se retrouvent dans la partie centrale et inférieure du nuage. Les courants descendants favorisent une électrisation positive. Il en est de même près du sol. 

Cette différence de potentiel entre les différentes parties du nuage et le sol favorisent la décharge électrique. 

M. Stolzenburg, D. Rust et T. Marshall, chercheurs américains à Norman (OK) ont proposé un modèle beaucoup plus complexe que celui présenté, ci-dessus, dans lequel plusieurs couches (jusqu’à plus de dix), se superposeraient dans le nuage. Cet aspect a été confirmé par une série de mesure qui montre par ailleurs que les couches demeurent plus faibles dans les courants ascendants des supercellules que dans les orages de masse d’air froid (sommets nuageux bas). A contrario, de nombreuses couches successives (jusqu’à plus de dix) ont été observées dans les courants descendants des supercellules.