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Que révèle la couleur des éclairs ?

éclair foudre orage
Crédits : oranfireblade / Pixabay.

En plus de la diversité des motifs associés aux éclairs, certains pouvant apparaître sous la forme de véritables sacs de nœuds, ils présentent également des couleurs particulières, tantôt mauves, tantôt rougeâtres ou blanches et parfois jaunes ou bleutées. Qu’est-ce qui va influencer la teinte que prendra une décharge de foudre ?

L’éclair est la partie lumineuse de la foudre, le tonnerre en est la partie acoustique. La lumière associée à un éclair peut arborer différentes couleurs. Certaines décharges illuminent le paysage d’un rose vif tandis que d’autres se caractérisent plutôt par un blanc éclatant. Il y a trois facteurs essentiels qui, ensemble, vont déterminer la couleur qu’un éclair aura pour un observateur donné : la proximité de ce dernier par rapport à la décharge, l’intensité et la caractéristique de la diffusion atmosphérique et la température – donc la puissance – du coup de foudre.

Intéressons-nous tout d’abord à la diffusion de la lumière par l’atmosphère. Si l’on néglige tout effet d’interférence, un éclair a une couleur blanche à légèrement indigo – la température du canal est celle d’un plasma ionisé à environ 30 000 °C, soit 5 fois la température de surface du Soleil. Cependant, la matière se trouvant entre un observateur et la source de lumière va causer une altération de cette dernière au cours de son trajet. En particulier, l’air – diazote, dioxygène, argon -, la vapeur d’eau et les petites particules nuageuses vont avoir tendance à diffuser de manière préférentielle les courtes longueurs d’onde (violet, bleu…)*. Le canal de la décharge passera ainsi, du blanc vif au jaune/orangé, voire au rouge à mesure que les longueurs d’onde les plus courtes sont progressivement éliminées du spectre au cours du trajet.

Le facteur de distance va jouer sur le paramètre de diffusion de manière indirecte. Plus l’impact est proche, moins l’épaisseur atmosphérique que la lumière a à traverser pour atteindre l’observateur sera grande. La diffusion sera donc faible et le canal de l’éclair apparaîtra plutôt d’un blanc éclatant. Ainsi, ce sont les décharges qui se produisent à une certaine distance qui sont les plus susceptibles d’arborer une coloration singulière. Notons toutefois qu’à grande distance, un éclair pourra apparaître blanc si l’atmosphère est très pure (faible contenu en particules, pas de pluie, base du nuage élevée témoin d’un air sec…), car dans ce cas la diffusion est également faible.

Enfin, l’intensité du coup de foudre va apporter une touche supplémentaire à ce qui a été dit jusqu’à présent. Les éclairs très puissants, plus chauds et avec une densité électrique intense, auront une quantité de lumière bleue plus importante contenue dans le spectre. De leur côté, les éclairs faibles auront au contraire tendance à en être appauvris. Un observateur situé près d’un impact très puissant pourra alors être témoin d’une décharge dite bleutée, à cause de l’importante diffusion des courtes longueurs d’onde par l’atmosphère. Au contraire, un éclair peu puissant tombant assez près apparaîtra jaune à orangé, car la faible proportion de courtes longueurs d’onde aura rapidement été éliminée.

Terminons par signaler que la couleur que prennent les éclairs sur les photographies est parfois assez différente de leur couleur réelle, et que la présence de certaines matières dans l’air est aussi capable d’influencer cette dernière – une atmosphère riche en carbone comme dans le cas de feux de forêt privilégiera le jaune par exemple.

* Pour une partie, ces couleurs auront tendance à arriver à l’observateur de façon indirecte (un peu comme le bleu du ciel qui nous arrive indirectement après la diffusion du rayonnement solaire direct). Cela explique l’aspect mauve ou indigo que tend à prendre le ciel ou le rideau de précipitations lors d’une décharge. Lorsque l’impact n’est pas trop éloigné, ce rayonnement indirect peut se combiner avec la blancheur de l’éclair et donner un flash rose vif (on parle parfois d’effet lilas).

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