Physique Chimie
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  Melzani M.,
lycée Pierre de
Coubertin,
Meaux
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Rubriques :

Des discussions expérimentales, descriptions de manips :


Des discussions plutôt côté théorie :




Quelques mots et liens à propos de la foudre

Probabilité d'impact

La foudre tombe sur les objets hauts et pointus. Peut-on préciser ceci ?

Un objet pointu va resserrer les équipotentielles à son voisinage et donc augmenter la norme du champ électrique. C'est ainsi au voisinage d'un objet pointu que le champ électrique va dépasser le plus facilement la valeur disruptive limite, que l'air va devenir conducteur et que le canal de foudre va passer.

Cependant, la probabilité d'impact de la foudre est davantage influencée par la hauteur de l'objet.Pour voir ceci, il faut d'abord comprendre comment la foudre tombe (voir BUP109 dans les références ci-dessous, et l'article de Schneider-Electric pour les schémas pages 11 et 7) : dans le modèle *le plus simple*, un précurseur se propage avec une marche plus ou moins aléatoire depuis le ciel vers le bas, on l'appelle le traceur (c'est le cas d'un traceur descendant, qui représente 80% des impacts). Il peut établir un contact dans une sphère de rayon $d$ autour de lui avec tout objet. Cette sphère est dite sphère d'amorçage, et son rayon $d$ est obtenu expérimentalement, il est fonction du courant de la décharge. Il faut imaginer que la sphère d'amorçage se déplace avec le traceur, et la foudre va ainsi tomber sur le premier objet qui se trouve dans cette sphère. Un objet plus haut sera donc rencontré en premier, et prendra la décharge. Comme $d$ est en général grand devant la hauteur $h$ de l'objet, on peut retenir qu'un objet de hauteur $h$ va récupérer tous les impacts qui arriveraient à une distance $h$ de sa base au sol. Il couvre ainsi une surface au sol de $\pi h^2$. Si la hauteur d'un objet est multipliée par deux, alors cette "surface de captation" est multipliée par quatre, et c'est en cela que l'on peut dire que la probabilité d'impact sur un objet de hauteur $h$ est proportionnelle à $h^2$.

 

Références :

  • J.-C. Pain, Le paratonnerre radioactif, BUP 978, nov. 2015.

  • S. Chauzy, De l'orage dans l'air, BUP 913, avr. 2009.

  • Site de l'association Protection Foudre : www.apfoudre.fr. Voir cette page pour des conseils en montagne, et pour une utilisation de la sphère décrite ci-dessus.

  • L'équivalent du site précédent, mais par le gouvernement américain : www.lightningsafety.noaa.gov.

  • Un article Schneider-Electric sur les risques pour les installations électriques, avec schémas et explications du modèle géométrique présenté ici : lien.

  • Une présentation intéressante : lien.



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