Foudre : Histoire
FOUDRE
Histoire de la Foudre
Histoire de la Foudre
1. Le Feu Divin
La foudre prend une place centrale dans pratiquement toutes les mythologies depuis l’antiquité. Les hommes voyaient dans la foudre punitive et le tonnerre grondant le déchaînement divin des forces surnaturelles.
Zeus dans la Grèce antique, Jupiter chez les romains, Indra chez les hindous ou Thor chez les vikings se servaient tous de la foudre comme d’une arme pour frapper les mortels de leur courroux.
Dans la Bible, les éclairs sont une création de Dieu, que lui seul commandent, et il y est fait allusion, comme à ses flèches enflammées. C’est au milieu des éclairs que Moïse s’approcha du Sinaï et que furent gravés les 10 commandements.
Dans la plupart des mythologies cependant, la foudre n’est pas seulement une force destructrice, elle est souvent associée à des dieux créateurs. Tlaloc chez les Aztèques, Illapa chez les Incas ou Chac chez les Mayas sont les dieux à la fois de la foudre, de la pluie et de la fertilité.
Enfin, l’éclair est pris dans la Bible, comme dans notre langue, pour un symbole de rapidité, de soudaineté, mais aussi d’éblouissement, d’éclat, de retentissement et de génie.
2. La Fée Électricité
C’est au cours du 17ᵉ siècle que les premières théories savantes sur la foudre font leur apparition, mais l’électricité n’ayant pas encore été découverte, elles se révèlent encore parfois très originales.
En 1637, Descartes par exemple a compris que dans l’orage les mouvements d’airs sont massifs et brusques. Mais il pense alors, que la foudre est issu du dégagement de chaleur par compression d’une masse d’air fracassée par une autre.
Boerhaave en 1724 quant à lui comprend que l’orage est formé d’hydrométéores. Il imagine alors une théorie complexe où l’énergie du soleil serait concentré par effet miroir grâce aux cristaux de glace. Cela permettrait de créer une zone de vide, qui par effet de compensation provoquerait une explosion soudaine, emportant les hydrométéores présents. Le frottement avec l’air dégagerait « une chaleur et un bruit prodigieux ».
Ces hypothèses seront rejetées par la suite par méconnaissances dans de nombreux domaines. Mais cette période riche en théories diverses sonne une transition importante : c’est la fin de l’obscurantisme religieux, le début du siècle des lumières et le commencement d’une démarche de recherche scientifique rigoureuse.
C’est dans la même période que la première machine électrostatique est créée. Les inventeurs redoublent alors d’ingéniosité pour divertir la noblesse dans les salons chics, grâce notamment à de multiples expériences ludiques provoquant de petites secousses électriques (Bouteille de Leyde). Pour le public, l’électricité reste encore du domaine du merveilleux, du spectacle, de la magie et de la physique amusante.
3. Le Siècle des Lumières
Il faudra attendre le 18ᵉ siècles pour que la recherche scientifique sur la foudre commence véritablement. Benjamin Franklin fait alors ses premières expériences en laboratoire sur l’électricité et en 1752 prouve par son célèbre cerf-volant, la similitude qui existe entre la foudre et les étincelles produites en laboratoire. On lui doit notamment les mesures montrant que la charge principale dans la partie inférieure d’un orage est négative. Il est également l’inventeur du paratonnerre.
À la suite de Franklin, il y a eu peu de progrès significatifs dans la compréhension de la foudre. Les recherches se focalisent alors surtout sur l’électrostatique de laboratoire (Du Fay, Coulomb), la conduction électrique (Gray, Ohm, Joule, Thomson), sur l’électricité du vivant (Galvani, Cavendish), l’électrochimie (Volta, Kohlrausch, Arrhenius, Nernst, Mendeleïev) et l’électromagnétisme (Ørsted, Ampère, Faraday, Maxwell).
Toutes ces recherches ne concernent pas directement la foudre, mais contribuent tout de même à une meilleure compréhension théorique et pratique de l’électricité sous toutes ses formes jusqu’à l’ère industrielle (Edison, Tesla) et électronique d’aujourd’hui (Hertz, Braun).
4. Les Images Fulgurantes
En matière de foudre naturelle en revanche, on ne sait en fait toujours que peu de choses jusqu’à la fin du 19ᵉ siècle. Les premières estimations de courant de foudre ne sont par exemple réalisées qu’en 1900 en étudiant le magnétisme résiduel des roches où elle tombe (Pockels).
Ce n’est que lorsque la photographie et la spectroscopie seront devenues des techniques de diagnostic, que la recherche fera de grands pas en avant. C’est l’époque des premiers chasseurs d’orages, scrutant, photographiant, filmant et analysant la foudre pour en comprendre tous les secrets.
En effet, les chercheurs en Angleterre (Hoffert 1889), en Allemagne (Walter 1902 à 1918) et aux États-Unis (Larsen 1905) utilisent alors des techniques photographiques à différents intervalles de temps fixés. Cela leur permet d’identifier les “arcs subséquents” individuels qui comprennent une décharge d’éclairs au sol et le processus de “traceurs” qui précède les premiers coups.
L’invention de la caméra à balayage de fente en 1900 par Boys permet de filmer à très haute vitesse et sera utilisée dans de nombreux travaux dans les années 1930 et par la suite. Cet appareil révolutionnaire permet des avancées pionnières dans notre compréhension des principaux aspects descriptifs de la foudre (Malan). Nous devons ainsi, aux travaux l’utilisant, pratiquement toute la description des apparences (phénoménologie) connue actuelle de la foudre classique.
5. L'Aube de la Modernité
L’ère moderne dans la recherche de la foudre peut être datée à Wilson en 1920 (inventeur également de la chambre à brouillard), qui réussit à estimer les structures de charge au sein d’un orage et à mesurer la charge impliquée dans la décharge d’une foudre. Dans les années 50, grâce aux améliorations de la spectroscopie, on quantifie pour la première fois les conditions physiques à l’intérieur et autour d’un canal de foudre. D’autre part, les mesures de champs électromagnétiques générés par la foudre s’affinent considérablement grâce à des lâchés de ballon-sonde directement dans les orages.
Parmi les plus grands travaux jusque dans les années 70, on peut citer ceux de Schonland qui photographie à grande vitesse la foudre en la corrélant précisément à des mesures de champ électrique. Enfin, les recherches de Berger mesurent concrètement les courants, grâce à une tour instrumentée foudroyée. Mais avant 1970, une grande partie de la motivation pratique pour la recherche de la foudre provenait de la nécessité de protéger adéquatement la distribution d’électricité et les lignes de transmission.
Dans les années 60-70, les plus grandes découvertes ne concernent pas directement la foudre. C’est en fait surtout au niveau de la compréhension des nuages orageux eux-mêmes (provoquant la foudre) et des tornades (1971 Fujita) que l’on fait le plus de progrès. La multiplication des réseaux de radars de précipitations et doppler ainsi que le lancement des premiers satellites météorologiques (1959 Vanguard 2) permettent de mieux comprendre la structure des orages eux-mêmes. En effet, c’est durant cette période que l’on élabore la plupart des modèles conceptuels sur les orages et qui sont toujours utilisés aujourd’hui.
6. La Foudre Obscure
Après 1975 et jusqu’à maintenant, l’utilisation de la fusée-fil déclenché sur des orages naturels est devenue une technique répandue pour étudier divers aspects de la foudre. On bénéficie également de nouvelles techniques de prise de données et d’analyses et à partir des années 90 on rentre dans l’ère de la numérisation et de l’informatique des signaux électromagnétiques liés aux orages. Après 1990, l’étude de la foudre est surtout intéressée par les dommages causés sur les avions, les engins spatiaux et aux installations sensibles au sol en raison de la vulnérabilité de l’électronique moderne (ordinateurs) aux émissions électromagnétiques engendrés par la foudre.
Au niveau de la recherche théorique, c’est à partir des années 80-90 que l’on découvrira que le champ électrique mesuré lors d’un orage est trop faible pour engendrer la foudre telle que nous la connaissons. Aussi l’une des questions majeures que se poseront tous les chercheurs durant ces années, et encore jusqu’à aujourd’hui, sera de savoir ce qui amorce vraiment au départ le déclenchement de la foudre. Nous ne savons toujours pas non plus ce qui permet aux traceurs de se propager en d’aussi longues distances. La plupart des recherches pour répondre à ces questions se tournent alors au-delà de la Terre et notamment sur l’apport des particules cosmiques.
D’autre part, ce n’est que dans les années 2000, que l’on découvrait les phénomènes lumineux transitoire (TLE), qui se produisent dans l’air raréfié au-dessus des orages :
- farfadets rouges,
- halos rouges,
- démarreurs bleus,
- jets bleus,
- jets géants,
- elfes…
Enfin, vers 2010, on a été découvert que des phénomènes de haute énergie observés sur les satellites en orbite, sont produits par des orages et des éclairs :
- électrons runaways,
- émissions de rayons X,
- émissions de rayons gamma,
- flashs de rayons gamma terrestres (TGF)…
On a même découvert que des phénomènes liés de foudre intense non lumineuse, appelé « foudre obscure » pouvait se former dans l’atmosphère. Enfin, le fameux mystère de la foudre en boule n’a toujours pas été élucidé à ce jour. Aussi, l’histoire de la foudre n’a pas fini de s’écrire et réserve encore bien des secrets dans le futur.
Annexes
Annexes
Bibliographie
- C. Bouquegneau : Futura-Sciences : Foudre, tonnerre : ces dangers venus du ciel
- Martin A. Uman : The Lightning Discharge
- Vladimir A. Rakov : Lightning: Physics and Effects
Autres
- Association Protection Foudre : Histoire
- Top Chrétien : Dictionnaire de la Bible : Éclair
- Wikipédia : Histoire de l’Électricité
- voir aussi les nombreux liens directement dans l’article
Article de 2017
Copyright : Damien BELLIARD – www.meteobell.com
Version disponible également sur www.chasseurs-orages.com
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