Nautisme, voiliers et bateaux a moteur - Masse composée pour tout ou partie de métal, flottant sur l'eau, les navires subissent les orages et craignent la foudre. Dans cette série d'articles, nous allons d'abord observer les conditions de formation puis de déclenchement de l'éclair puis, dans un second article, nous allons nous pencher sur les conséquences et les dégâts structurels sur les navires foudroyés, dans un troisième sur les conséquences sur les équipements électriques et électroniques pour finir sur les moyens de protection dans un dernier article.

L'éclair : une forte différence de potentiel électrique

Quand le temps est à l'orage, des masses d'air humide portées à basses températures entrent en mouvement dans l'atmosphère.

En altitude, les gouttes d'eau, les cristaux de glace et les grêlons entrent en collision et échangent des électrons chargés négativement. Il en résulte une charge globale négative portée par les particules humides des nuages. Des ions sont aussi présents dans la troposphère et certains sont captés par les particules liquides en mouvement. Des mouvements de convection vont ensuite rassembler les particules les plus lourdes (pluie et grêlons) à la base des nuages, près du sol. Tous ces phénomènes font naître une différence de potentiel électrique localisée entre le bas des nuages et la surface du sol ou de l'eau.

L'éclair, passage de l'air isolant à l'air conducteur

Dans la couche d'atmosphère contenue entre le sol et le nuage, les particules d'eau ionisées pendant leur passage dans les couches supérieures de l'atmosphère génèrent un potentiel électrique intermédiaire d'avec celui du sol. Il se produit alors, dans cette couche, une série de décharges précurseuses. Ces décharges se croisent et se coupent. L'air étant isolant, le système devient alors instable en présence du champ électrique généré par le système.

Mais tout isolant présente une limite dite diélectrique, limite au-delà de laquelle il devient conducteur et permet le déclenchement d'un arc électrique. Dans le ciel, les précurseuses "s'alignent" ou communiquent.

Le coup de foudre : un arc et du plasma

Au niveau du sol, des décharges de moindre importance pointent vers le ciel, vers les précurseuses. Quand les précurseuses et les décharges provenant du sol se rencontrent, se produit un arc électrique de très forte intensité sur leur parcours. L'air, sous l'effet du courant (30.000 à 300.000 A) et d'une différence de potentiel de dizaines de millions de volts, se transforme à très haute vitesse (40.000 km/s) en un cylindre de plasma incandescent de plus de 5 fois la température du soleil, 30.000 °C.

Le cylindre de plasma qui vient toucher le sol, c'est l'éclair.

Le tonnerre : Une forte détente

L'état plasmatique est un des états de matière qui nécessite un fort champ électrique pour demeurer. Une fois l'arc déchargé dans le sol, le cylindre de plasma refroidit très vite pour se reformer en gaz (l'atmosphère).

Cette détente extrêmement brutale crée une onde de choc qui se déplace dans l'atmosphère comme un son, c'est le tonnerre.