La France est en moyenne frappée par un million de coups de foudre chaque année. Les nombres record d'impacts en une journée sur la France sont de 74.000 le 28 juillet 1994, et de 70.000 le 5 août 1997. © duane.schoon, Flickr, cc by nc sa 2.0

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L'extrême en vidéo : un avion foudroyé en plein vol

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L'avion attire les coups de foudre, mais leur résiste très bien. En plein vol, lorsque l'aéronef passe au voisinage d'un nuage orageux, il amplifie le champ électrique et provoque une décharge. Si elle peut être vraiment impressionnante, voici en vidéo la preuve qu'un avion ne craint pas les décharges électriques !

Prendre l'avion devient de plus en plus banal. En moyenne, 80.000 vols par jour sont comptabilisés, soit près de 30 millions par an ! Compte tenu de ces chiffres, on peut supposer que les êtres humains se sentent donc plutôt en confiance à bord de ce moyen de transport. Pourtant, la sécurité d'un vol dépend encore un peu des caprices de la météo. Les orages en particulier sont les ennemis des aviateurs. Un cumulonimbus, un nuage d'orage soumis à d'importants courants d'air ascendant et descendant, peut faire décrocher l'appareil, provoquer d'intenses turbulences, givrer les moteurs ou le cribler de grêlons. Mais que l'on se rassure, les orages s'évitent assez bien grâce aux radars. Ce n'est en revanche pas le cas de la foudre. En voici la preuve en vidéo.

L'avion est frappé par la foudre en plein vol. Au sens strict du terme, la foudre désigne les éclairs entre un nuage et le sol. La foudre se produit lorsque l'orage atteint sa phase mature. © weweme123, YouTube

Décryptage de la vidéo : l’avion attire la foudre

Dans cette vidéo, l'avion vole à proximité d'un nuage orageux et attire la foudre. C'est en effet la charge électrique de l'avion qui a provoqué ce puissant éclair qui semble traverser l'appareil. Mais si une telle décharge se produit, c'est avant tout parce que le nuage est chargé. Le cumulonimbus s'électrifie à la suite de collisions entre les particules de glace qui le composent. Lorsque le nuage convectif s'étend jusqu'à une certaine hauteur, la phase de glace s'amorce au sommet. Il se forme alors des graupels, des sortes d'amas de glace, évidemment plus gros qu'un simple cristal de glace, qui finissent par chuter. Sur leur trajectoire, ils entrent en collision avec des cristaux souvent immobiles. C'est précisément ces collisions qui provoquent la séparation des charges des particules de glace initialement neutres.

Dans le cumulonimbus, il existe une température critique, dite température d'inversion de champ. Si la température à l'intérieur du nuage est inférieure à la température critique, la collision charge les graupels négativement et les cristaux positivement. Si la température est supérieure, c'est l'inverse. Une telle séparation des charges donne au cumulonimbus une forme de tripôle électrique : la partie centrale est chargée négativement, et elle est comprise entre deux régions positives. Plus il y a de collisions, plus la charge électrique est importante et donc plus le champ électrique augmente. Ainsi, la contrainte électrostatique peut devenir si forte que certaines zones du nuage s'ionisent et initient les décharges électriques.

Une représentation de la charge électrostatique d'un cumulonimbus et du déclenchement des décharges. Les collisions entre les cristaux de glace du nuage provoquent la séparation des charges positives et négatives en son sein. L'accumulation des charges amplifie le champ électrique, jusqu'à produire des décharges : les éclairs. L'éclair peut être intranuage (within cloud), de nuage à nuage (cloud to cloud) ou du nuage au sol, que l'on désigne comme foudre (cloud to ground). © Encyclopædia Britannica

Lorsque l'avion vole à proximité d'un cumulonimbus, il peut augmenter la charge d'une zone du nuage. Il amplifie donc le champ électrique et déclenche une décharge. On estime que presque 90 % des éclairs touchant un avion sont provoqués par lui-même lorsqu'il traverse une partie fortement chargée d'un nuage. L'éclair, lorsqu'il est déclenché, est attiré par l'avion en raison de ses parties pointues : c'est l'effet de pointe. Tous les phénomènes d'ionisation sont plus importants au voisinage d'une pointe, car le champ électrique y est plus important.

L’après-vidéo : images extrêmes, mais événement plutôt commun !

Entre 2.000 et 5.000 orages se produisent en permanence autour de la Terre. Un avion est frappé par la foudre en moyenne toutes les mille heures de vol, soit deux fois par an. Pour les aviateurs, le phénomène est courant. Il est par ailleurs très probable que les passagers à bord de l'avion dans la vidéo ne se soient pas aperçus que l'avion a été frappé par la foudre ! De plus, pour être autorisé à voler, l'avion doit être certifié « antifoudre ».

Le fuselage métallique de l’avion fonctionne comme une cage de Faraday. Lorsque l'aéronef est foudroyé, le courant circule dans cette coque, souvent en aluminium, et continue sa route. On l'observe par exemple très bien sur la fin de la vidéo. Ainsi, ces 50 dernières années, la foudre a rarement été mise en cause dans les accidents d'avion. Néanmoins, si l'éclair frappe lors du décollage ou de l'atterrissage de l'avion, l'événement peut être dangereux. Rappelons-le, il y a environ un an, l'avion du président François Hollande a dû faire demi-tour après avoir été foudroyé.