au sommaire
L'étude scientifique de l'électricité a probablement commencé au XVIIe siècle avec William Gilbert, à qui l'on doit justement l'adjectif « électrique » qu'il forge partir de elektron, un mot grec désignant l'ambre. Elle prend un tournant au siècle suivant avec les travaux de Benjamin FranklinBenjamin Franklin, notamment sur la foudrefoudre, qui introduisent le concept de charges positive et négative, et bien sûr ceux de Charles CoulombCoulomb et d'Alessandro VoltaAlessandro Volta.
Dans son célèbre cours de physique, le prix Nobel Richard Feynman consacre un chapitre entier à la physique des nuages et de la foudre, preuve, s'il en fallait une, que les éclairséclairs et les décharges électriques qui ont fait naître la science de l'électricité exercent encore une fascination chez les physiciensphysiciens et les géophysiciens. Feynman y expliquait que, contrairement à ce que l'on pourrait croire, les éclairs les plus lumineux entre le sol et les nuagesnuages sont en fait des « éclairs de retour » qui s'élèvent vers le ciel.
Il se produit d'abord une descente peu lumineuse de particules chargées d'un nuage jusqu'au sol, ce qui forme un canal ionisé. Ce chemin tout tracé est emprunté par des charges provenant du sol, qui remontent à une vitesse de l'ordre de 40.000 à 100.000 km/s, c'est-à-dire plus d'un dixième de la vitesse de la lumière. C'est ce que nous appelons l'éclair, constitué de plusieurs décharges. Il se forme alors une sorte de tube de plasma où la température peut atteindre 5 fois celle de la surface du Soleil et où la tension peut grimper jusqu'à environ 100 millions de volts avec une intensité de 30.000 ampères.
Une présentation de la foudre, notamment au-dessus des océans ou près des rivages. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle avec deux barres horizontales en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître, si ce n'est pas déjà le cas. En cliquant ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, vous devriez voir l'expression « Traduire les sous-titres ». Cliquez pour faire apparaître le menu du choix de la langue, choisissez « français », puis cliquez sur « OK » © NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration), YouTube
Les ions et les grands cristaux de glace jouent-ils un rôle ?
Même au XXIe siècle, la physique de la foudre n'a pas encore livré tous ses secrets. On a par exemple découvert que de l'antimatière et même des rayons gammarayons gamma peuvent accompagner le phénomène. Récemment, le géophysicien ThemisThemis Chronis s'est penché avec ses collègues sur une curieuse observation datant des années 1990. Les courants associés aux éclairs entre les nuages et la surface (il en existe aussi entre deux nuages et ceux-là sont en fait plus fréquents) sont bien plus importants au-dessus des océans, en particulier près du littoral, qu'au-dessus des continents.
Ce phénomène reste mystérieux, bien que plusieurs hypothèses aient été avancées. Les chercheurs viennent toutefois d'en réfuter quelques-unes dans un article publié dans le célèbre Journal of Geophysical Research: Atmospheres. Chronis et ses collègues ont utilisé les données collectées par le National Lightning Detection Network, aux États-Unis, un réseau de détection d'oragesorages et d'éclairs comme il en existe en France. Leur analyse a permis de localiser et d'évaluer la puissance des éclairs le long du lac Michigan, la péninsulepéninsule de la Floride, le milieu de l'Atlantique et une partie du golfe du Mexique. Il a été possible aussi d'écarter l'hypothèse d'erreurs de mesures dans les précédentes estimations.
La puissance des éclairs augmente effectivement en suivant une loi de puissance avec l'éloignement par rapport à la côte, avec un pic pendant la saisonsaison humide au-dessus du golfe du Mexique. En revanche, elle reste constante au-dessus du lac Michigan.
On pourrait croire que ce sont les ionsions, abondants au-dessus des océans, qui sont la cause des éclairs anormalement intenses. Ce ne peut pas être la seule explication, affirme Themis Chronis. En effet, la concentration de ces ions varie avec les saisons et il n'y a pas de corrélation directe et synchronesynchrone avec les fluctuations de la puissance des éclairs. L'influence de ces ions ne peut pas être écartée mais quelque chose d'autre doit être à l'œuvre...
Un facteur possible serait la dimension des cristaux de glace. Ils sont en effet de plus grandes tailles dans les nuages orageux se formant au-dessus des océans. Finalement, l'énigme des éclairs océaniques n'est pas encore résolue.
