L'extrême en vidéo : un avion foudroyé en plein vol Par Delphine Bossy

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


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.



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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).

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.





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Publiée toutes les deux semaines sur Futura-Sciences, la chronique L’extrême en vidéo
décrypte des phénomènes naturels ou des exploits humains à couper le
souffle. La nature déchaînée, mystérieuse ou étonnante, et les Hommes
qui risquent leur vie pour l'explorer seront les thèmes de ces séquences
spectaculaires que nous analyserons avec l'œil du scientifique.

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