Les effets de la foudre

Précédente Accueil Suivante    

 

" A l'instant où la foudre a frappé un objet , le courant de foudre est un courant électrique comme les autres, qui circule suivant les lois ordinaires de l'électrotechnique, dont on peut prévoir le comportement dans la mesure où la configuration du système électrique se prête au calcul, et que l'on peut étudier à tension réduite au moyen de "générateur d'éclair"

 

C'est à partir de ce constat que l'étude et la simulation des conséquences d'un coup de foudre sont établis. La foudre est un personnage important, auquel on ne résiste pas sans danger, mais qui se laisse diriger assez docilement quand on se plie à ses désirs. Elle dispose de millions de volts pour briser les obstacles isolants, mais s'écoule, inaperçue, dans des conducteurs de moyenne section.

 

Les effets de la foudre

effets thermiques

Ces effets sont liés aux quantités de charges à écouler lors du coup de foudre. Ils se traduisent par des points de fusion plus ou moins importants au niveau des impacts lorsqu'il s'agit de matériaux conducteurs et  par une élévation de température aux endroits de mauvais contact pour des matériaux de grande résistivité. Sur des matériaux mauvais conducteurs, une grande énergie est libérée sous forme de chaleur; l'humidité qu'ils contiennent provoque alors une surpression brutale allant jusqu'à l'éclatement. Ce processus peut être observé par exemple lors du foudroiement direct d'une construction.

http://www.meteorage.com/FR/Foudre/AnimDirect.htm

 

" Verdun, août 1989 _ La foudre s'est abattue la nuit dernière sur l'église de Jonville-en-Woevre, localité de Vigneulles-lès-Hattonchâtel, causant des dégâts considérables. Une partie du clocher est tombé dans le cimetière, où il a brisé plusieurs pierres tombales. Le prêtre, l'abbé R., n'a pu sauver aucun des objets du culte enfermés dans la sacristie ravagée par l'incendie".

Les toitures, les clochers, d'une façon générale les bâtiments non métalliques, sont de très mauvais conducteurs de l'électricité. Lorsqu'ils sont frappés par la foudre, le courant de foudre cherche toujours le chemin de moindre résistance pour s'écouler à la terre. Si le bâtiment est en pierre par exemple, le courant cherche à se frayer un chemin par les interstices entre les moellons, surtout s'ils contiennent de l'humidité. Par effet Joule, cette humidité est instantanément échauffée et vaporisée. Du fait de la brièveté du courant de foudre, et comme conséquence de la surpression considérable qui résulte de la vaporisation, le phénomène prend une allure d'explosion, et est capable de projeter des moellons de bonne taille, jusqu'à des distances de la centaine de mètres. 

 

Clocher foudroyé

 

"Cros-d'Entassi' octobre 1995 - Il était 19 heures passées, de nombreux résidents regagnaient leur domicile par le chemin communal, quand un grand chêne, qui montait la garde sur l'intersection avec une voie privée a littéralement explosé sous l'effet d'un unique éclair : il s'est retrouvé avec le tronc effondré, et des fragments de bois déchiquetés projetés aux alentours sur une quinzaine de mètres".

C'est toujours le même phénomène d'échauffement et de vaporisation de l'humidité qui fait éclater les arbres ou les poutres en bois. Le courant chemine de préférence par les trajets où s'accumule l'humidité, c'est-à-dire par les vaisseaux pleins de sève, et très souvent entre l'écorce et le bois des arbres : le tronc est fendu, déchiqueté, et des débris d'écorce et de bois en sont arrachés. 

 

 

arbre touché par la foudre

Les effets de déflagration

Au voisinage immédiat du canal de foudre, la dilatation quasi instantanée de l'air entraîne l'émission d'une intense onde de choc, qui va provoquer une surpression considérable, semblable à celle du "bang" des avions supersoniques. R.D. HILL a étudié en 1971 les surpressions générées au voisinage d'un canal de foudre. Pour un courant de foudre de 30 000 ampères, il a mesuré à 2 mètres du canal une surpression de l'ordre de 20 bars, et à 4 mètres, cette surpression était encore de 7 à 8 bars. Lorsqu' un objet forme obstacle au passage de l'onde de choc, il est soumis à une violente poussée : c'est ainsi qu'on a vu des panneaux ou des murs véritablement renversés par la déflagration ; c'est ainsi que l'on peut aussi expliquer que des personnes s'étant trouvées près d'un coup de de foudre aient été projetées ou déplacées de plusieurs mètres, apparemment sans aucune lésion d'origine électrique. Par contre, cet effet, qu'on désigne par "effet de souffle", ou "effet de blast", peut provoquer chez une victime projetée à distance des hémorragies internes graves ou une rupture tympanique par barotraumatisme. Ce n'est qu'au-delà d'une dizaine de mètres que cette onde de choc se transforme progressivement en onde sonore. La distance du canal de foudre et son orientation par rapport à l'observateur déterminent le spectre sonore perçu par l'opérateur.

 

 

effets lumineux

Les effets sur les installations sont limités aux équipements optiques. Chez l'homme, des lésions oculaires peuvent survenir.

 

effets électriques
Surtensions par conduction : lorsqu'un coup de foudre frappe une ligne électrique, l'onde électrique se propage le long du conducteur, c'est donc une très forte énergie qui est injecté dans la ligne électrique qui provoque une surtension et presque toujours un court circuit.


Les remontées de terre : la résistivité des sols fait que les prises de terres sont résistantes et qu'elles ne peuvent empêcher, lors du passage du courant de foudre, une montée brutale en potentiel de l'installation.


Induction magnétique : l'impact de foudre est accompagné d'un rayonnement électromagnétique; si ce dernier atteint un conducteur (une ligne électrique par exemple), le flux électromagnétique est générateur de tensions induites élevées.


 

Les conséquences sur l'homme

Les personnes sont exposées à la foudre par 4 types de foudroiement :

 
foudroiement direct : la décharge électrique se produit par impact direct de la foudre sur la personne.

 

foudroiement par éclair latéral : le courant de foudre descend par un élément faiblement conducteur avant de choisir un chemin de moindre résistance qui peut être une personne située à proximité. C'est pourquoi on nous enseigne depuis longtemps qu'il est dangereux de se réfugier sous un arbre pour s'abriter pendant un orage, surtout si cet arbre est isolé ou ne fait partie que d'un petit groupe d'arbres.

 

foudroiement par tension de pas : lorsque la foudre frappe un point au sol, le courant de foudre s'écoule dans la terre, où il se diffuse autour du point d'impact. Du fait de la résistivité électrique du sol, cet écoulement génère un "gradient de potentiel", ce qui signifie qu' entre deux points proches, situés tous deux à la surface du sol, va apparaître une différence de potentiel. Si ces points sont des points de contact, les pieds d'une personne, ou les pattes d'un animal, cet être vivant va être parcouru par un courant de dérivation, et pourra être très fortement commotionné, voire tué. C'est d'ailleurs la cause la plus fréquente du foudroiement de bétail, où plusieurs bêtes groupées au même endroit peuvent être tuées simultanément. Le cas du bétail est aggravé par le fait que l'écart entre les pattes est plus grand qu'entre les pieds d'un homme, et de plus le cœur se trouve alors sur le trajet du courant dérivé.

 

foudroiement par tension de toucher : si une personne, dont les pieds sont en contact avec un sol suffisamment conducteur, touche une pièce elle-même conductrice portée à une certaine tension, un courant va pouvoir s'écouler à travers le corps de de cette personne. Ce phénomène peut se produire de deux manières différentes. D'une part, une surtension peut pénétrer dans un local par les fils d'alimentation électrique ou par les fils du téléphone, générant ainsi une différence de potentiel par rapport à l'équipement électrique intérieur et par rapport à la terre locale. D'autre part, si la foudre tombe à proximité immédiate d'un local, ou sur le paratonnerre de protection de ce local, il apparaît des différences de potentiel entre les différents points du sol : il suffit alors de toucher simultanément deux objets métalliques, comme par exemple un robinet d'eau et un réfrigérateur, pour être soumis à une différence de potentiel.

 

foudroiement par courant induit : foudroiement par captage capacitif d'une ramification d'un coup de foudre descendant.

 

Le foudroiement peut provoquer chez l'homme plusieurs types de complications.

Le risque majeur lors d'un foudroiement est l'arrêt cardio-vasculaire. Comme dans tous les cas d'électrisation seule la réanimation cardiaque et respiratoire immédiate peut sauver la victime. D'autres manifestations sont possibles et doivent faire l'objet d'un diagnostic réalisé par un spécialiste. Les lésions que l'on peut rencontrer sont des brûlures ou des lésions de type neurologiques, cardio-vasculaires et pulmonaires, traumatiques, auditives ou oculaires. Il existe des règles de sécurité à respecter et des appareillages pour se prémunir de ce type d'accidents.

 

 

 

Les conséquences sur les biens

Le coup de foudre direct peut entraîner :
des destructions de bâtiments et de matériels par incendies ou explosions .
des accidents liés à la manipulation de produits inflammables par temps d'orages.

Les surtensions véhiculées par les lignes électriques causent des dommages sur tous les équipements sensibles :
détérioration de composants électroniques et autres éléments.
dysfonctionnement des machines automatiques et des équipements informatiques.
vieillissement prématuré des composants électroniques.
interruption des chaînes de production en milieu industriel - pertes de production.