" 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"
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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.
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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.
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" 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.
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"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.
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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.
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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. |
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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.
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