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Pourquoi un éclair peut-il frapper plusieurs fois au même endroit ?

éclair foudre
CC0 Public Domain.

La découverte d’un nouveau type de structure kéraunique par une équipe internationale de chercheurs permet de comprendre pourquoi un éclair peut frapper plusieurs fois de suite au même endroit. C’est un phénomène que nos yeux interprètent comme un clignotement du canal de foudre. Les résultats ont été publiés dans la revue Nature le 18 avril dernier.

L’adage stipule que la foudre ne tombe jamais deux fois au même endroit. Il faut reconnaître que ceci est totalement faux. Durant un orage, les décharges célestes peuvent s’abattre sur la même aspérité à plusieurs reprises. Par ailleurs, un éclair donné peut frapper au même point plusieurs fois d’affilée. On parle alors de coup multiple.

Jusqu’à présent, les scientifiques n’avaient pas d’explication claire sur les processus impliqués dans ce dernier cas de figure. Pourquoi le canal formé initialement peut-il être réutilisé plusieurs fois de suite ? C’est le phénomène familier de l’éclair qui, à nos yeux, semble clignoter.

Le radiotélescope LOFAR

Grâce à l’utilisation des données du radiotélescope LOFAR, une équipe de chercheurs a pu étudier la formation des éclairs à une résolution jamais atteinte auparavant. Initialement, les milliers d’antennes qui constituent LOFAR ont été destinées à l’observation des phénomènes astronomiques. Cependant, elles capturent également les impulsions radio VHF émises par les décharges atmosphériques. C’était donc une opportunité à saisir.

Concernant leur travail, les scientifiques se sont contentés des stations installées aux Pays-Bas. La résolution temporelle des capteurs est de l’ordre de la nanoseconde et la résolution spatiale, jusqu’à un mètre.

« Ces données nous permettent de détecter la propagation de la foudre à une échelle où, pour la première fois, nous pouvons distinguer les processus primaires », rapporte Brian Hare, auteur principal de l’étude. « En outre, l’utilisation des ondes radio nous permet de regarder à l’intérieur du nuage d’orage où la plupart des éclairs réside », poursuit-il.

Des structures jamais identifiées auparavant : les aiguilles

foudre éclair
Visualisation d’une structure en aiguilles – colorée en rouge – le long d’un traceur positif – en jaune. Il s’agit là de données en 3D acquises par le radiotélescope LOFAR. Crédits : Stijn Buitink & Brian Hare.

Les résultats obtenus montrent comment une partie des charges négatives du nuage est stockée le long du canal dans des structures appelées aiguilles (needles) durant la première impulsion de l’éclair. Ces structures déchargent en quelque sorte le canal principal des ions négatifs. Très rapidement, ils finissent par réintégrer le nuage. De ce fait, toutes les charges ne sont pas neutralisées. Lorsqu’il se répète, ce mécanisme peut initier de multiples arcs secondaires qui emprunteront le même canal.

« Cette constatation contraste nettement avec la pensée actuelle selon laquelle la charge circule directement le long des canaux plasmatiques d’une partie du nuage à une autre ou jusqu’au sol », relate Olaf Sholten, coauteur du papier. Les aiguilles ont une longueur typique d’une centaine de mètres pour un diamètre de cinq mètres seulement. Ainsi, il n’est pas surprenant que les autres systèmes de détection de la foudre ne les aient jamais capturés. En effet, ils sont beaucoup moins précis.

En conclusion, la découverte de ce processus nous permet de mieux comprendre pourquoi un éclair peut frapper plusieurs fois de suite au même endroit. Selon les cas, le nombre de coups subséquents peut dépasser la dizaine !

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