la foudre tombe-t-elle?

[nodarp]

La foudre tombe-t-elle ?
Oui dans plus 80% du temps, sinon elle monte vers le nuage comme l’atteste les vidéos des chasseurs d’orage.
J’avais cru comprendre que l’on se servait du sol comme prise de terre, parce que le sol constituait une réserve inépuisable d’électrons ,et devait donc constituer un pôle négatif. Il ne pouvait exister plus négatif que lui, il constituait la référence, le potentiel 0 volts ! Visiblement j’ai tout faux puisque d’après ce point de vu, elle ne peut que monter vers le nuage!
Merci pour vos éclaircissements !
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[AnotherBrick]

Bonjour,

Un article semi-vulgarisé assez complet qui devrait vous intéresser :

http://www.udppc.asso.fr/bupdoc/cons...ID_fiche=20388

[Pio2001]

J’avais cru comprendre que l’on se servait du sol comme prise de terre, parce que le sol constituait une réserve inépuisable d’électrons ,et devait donc constituer un pôle négatif. Il ne pouvait exister plus négatif que lui, il constituait la référence, le potentiel 0 volts !

S'il était le plus négatif des potentiels, il serait de moins l'infini, et non de zéro.
Il peut absorber une quantité quasi infinie d'électrons ou de trous sans changer de potentiel. A zéro il était, à zéro il reste.

[Deedee81]

Salut,

La foudre tombe-t-elle ?

Les deux mon capitaine (merci aux comics troupiers).

Il y a toujours un traceur qui part du nuage vers le sol (ou plus souvent vers un autres nuage) et qui est un champ électrique intense qui ionise un canal à travers le milieu isolant qu'est l'air. Il est invisible à l'oeil nu mais c'est à cette occasion que se forme la structure arborescente. Il est "lent" (quelques millisecondes, tout est relatif)

Ensuite en touchant le sol, un courant intense d'électrons emprunte les canaux conducteurs et illumine les branches en remontant. C'est rapide, généralement quelques dizaines de micro-secondes. Ce qui fait que déduire le sens à travers une vidé est absurde : c'est impossible. Même avec des caméras ultra-rapides c'est difficile (mais pas impossible, j'ai vu de telles images en cours de physique sur la foudre, par contre lors de mes essais de décharge de foudre en laboratoire de très haute tension, je n'ai pas utilisé : ce qui nous intéressait était de déterminer les tensions de claquages et le moins qu'on puisse dire c'est que le phénomène est incroyablement instable).

Notons aussi qu'on peut parfois voir le canal ionisé commencer à se former (effets de pointes et champs intense). L'effet corona ou les feux de saint Elme sont de ce type. Quand un alpiniste voit des feux de saint Elme (par exemple à la point de son piolet) : consigne : se planquer, vite : la foudre va claquer.

Notons que la durée apparente résulte de la persistance rétinienne, de la durée de prise de vue d'une image de caméra mais aussi de l'échauffement du canal qui reste donc lumineux une fraction de seconde. Pour le son c'est encore pire à cause des échos et réverbérations (c'est pour ça que de loin, le tonnerre est toujours plus long, ça "gronde").

Attention aussi car en électricité le courant conventionnel a un sens opposé à celui des électrons (un choix historiques anciens malheureux, mais on s'y fait).

Enfin, une prise de terre se comporte plutôt comme un condensateur de capacité énorme. Un courant de fuite peut y aller ou en parvenir sans risque de changer grand chose à la terre. Le potentiel de la terre, vis-à-vis d'un appareil non branché à la terre, est plutôt "flottant", mal défini. Et en le branchant, le potentiel de la terre est conventionnellement posé à zéro et devient celui de l'appareil au niveau du lien avec la terre.

Notons que les câbles haute-tension sont reliés à la Terre à travers des résistances non linéaires qui ne laissent passer le courant que si la tension dépasser un certain seuil, ce afin de protéger les installations. Ce sont des "parafoudres". J'ai aussi expérimenté avec ça, ce qui est amusant c'est que j'ai surtout retenu qu'une telle résistance est : "bon sang, que c'est lourd"

[A voir en vidéo sur Futura]

[Pio2001]

Pour illustrer, une vidéo montrant un éclair descendant suivi de trois éclairs montants, à 9000 images par seconde : https://www.youtube.com/watch?v=4q6gHWN8fDE

[Deedee81]

Superbe. Merci

[ansset]

oui, merci, c'est beau ( car rare ) ces vidéos avec une telle résolution temporelle.

[nodarp]

Merci pour vos réponses et les liens postés très intéressants, mais malgré toutes les réponses je reste perplexe :
Je ne digère pas que la pointe d’un paratonnerre lié au sol par une robuste prise de terre puisse- être chargé positivement !

…j’ai lu par ailleurs que le sol devenait positif par « influence »…une explication pas très convaincante.

[mach3]

…j’ai lu par ailleurs que le sol devenait positif par « influence »…une explication pas très convaincante.

Faire une recherche avec "électrisation par influence" comme mot clé.

m@ch3

[f6bes]

Merci pour vos réponses et les liens postés très intéressants, mais malgré toutes les réponses je reste perplexe :
Je ne digère pas que la pointe d’un paratonnerre lié au sol par une robuste prise de terre puisse- être chargé positivement !

…j’ai lu par ailleurs que le sol devenait positif par « influence »…une explication pas très convaincante.

Bjr à toi,
Pourquoi avoir des aprioris, puisque tu CROIS comprendre ce qui n'est pas....malgré des explications.
A ce stade là on ne demande pas , alors, ...."expliquez moi". Si tu es convaincu du contraire.
Bonne journée

[Deedee81]

Salut,

Pourquoi avoir des aprioris, puisque tu CROIS comprendre ce qui n'est pas....malgré des explications.
A ce stade là on ne demande pas , alors, ...."expliquez moi". Si tu es convaincu du contraire.

Ne te méprend pas. Il critiquait une explication trouvée "par ailleurs" et on n'avait pas expliqué l'électrisation par influence. Donc no soucis.
Dans google avec la proposition de mach3, j'ai trouvé le deuxième lien fort intéressant.

[nodarp]

Réponse à mach3 :
Oui, mais je reste sur ma faim, mon vrai problème est contenu en entier dans la phrase suivante :
« Je ne digère pas que la pointe d’un paratonnerre lié au sol par une robuste prise de terre puisse- être chargé positivement ! »
J’ai lu et relu la littérature sur l’influence, et la conclusion qui s’impose c’est qu’on ne peut pas électriser par influence un système relié à la terre. Il reste donc logiquement impossible que le paratonnerre soit chargé positivement !

Ce n'est pas le cas, il est bien positif dans les faits.
Reste à comprendre.

[Deedee81]

Reste à comprendre.

Pourquoi restes-tu sur ta faim ??? La recherche google proposée donne des sites biens foutus qui expliquent ça. J'ai trouvé maxicours bien fait, même s'il est à caractère général et pas pour la foudre.

Pourquoi penses-tu que le système relié à la terre ne peut pas s'électriser par influence (bien entendu le sol aussi s'électrise par influence et il y a apparition de courants telluriques) ???

[gts2]

J’ai lu et relu la littérature sur l’influence, et la conclusion qui s’impose c’est qu’on ne peut pas électriser par influence un système relié à la terre. Il reste donc logiquement impossible que le paratonnerre soit chargé positivement !
Ce n'est pas le cas, il est bien positif dans les faits.
Reste à comprendre.

Prenons un "bête" condensateur, relions une borne à la terre, l'autre borne à un générateur de tension négative par rapport à la terre, la borne reliée à la terre sera chargée positivement.
Analogiquement, l'armature du bas est la terre, celle du haut le bas du nuage.
Qu'est-ce que voulez dire avec "on ne peut pas électriser par influence un système relié à la terre" ?

[Deedee81]

Salut,

Qu'est-ce que voulez dire avec "on ne peut pas électriser par influence un système relié à la terre" ?

J'y ai pensé après mais je crois que nodarp part de l'idée soulevée (pas fausse d'ailleurs) que la terre est un accumulateur virtuellement infini.
D'où l'idée (fausse) que la terre a forcément un potentiel bien défini et donc qu'un conducteur relié à la terre a ce potentiel et ne saurait donc pas être électrisé par influence.

Sauf que la terre c'est généralement un très mauvais conducteur. Et on peut parfaitement avoir (sous cette influence électrique) des zones chargées positivement, d'autres négativement... et un corps relié à la terre aura le potentiel à cet endroit qui lui-même peut être influencé par ce qui viendrait du corps en question, les charges ne s'éloignant pas énormément du corps (*). Les courants dit telluriques étant très complexes car dans le sol il y a des zones très isolantes, d'autres plus conductrices comme les zones avec nappes phréatiques et tout le spectre de conduction avec des structures géologiques complexes. (*) raison pour laquelle une prise de terre est profondément enracinée pour améliorer le contact. Sinon elle ne servirait pas à grand chose, la charge restant grosso modo dans le conducteur.

Il serait plus juste d'imaginer la terre comme un énorme enchevêtrement de condensateurs et de résistances. Et bien entendu, un condensateur donné pourra être électrisé par influence.

[nodarp]

Je vois poindre mes « aprioris » !
Pour répondre à Deedee81
C’est cela pour moi, la terre est (à priori) un énorme accumulateur. Ce serait donc à la fois vrai et faux .
Pour répondre à gts2.
Lorsque on relie un électroscope chargé par influence,( plateau positif barreau chargé négativement) à la terre l’électroscope se décharge et prend le potentiel de la terre .Je ne pense pas me tromper en pensant qu’il est impossible de charger un électroscope dont le plateau est relié à la terre.
Tu dis « Prenons un "bête" condensateur, relions une borne à la terre, l'autre borne à un générateur de tension négative par rapport à la terre, la borne reliée à la terre sera chargée positivement. »
Ben non, l’autre borne sera plus négative que négative, mais la tension du milieu terre sera bien 0 volts !
« Plus négative que négative » … toi qui connait bien les équations de maxwell, ne serait-ce pas plutôt une histoire de densité volumique des charges.
La densité volumique des charges dans le nuage devient supérieure à la densité volumique des charges au sol, d’où une tension et un courant circulant du nuage vers le sol (conventionnellement inverse),tout simplement ! l’histoire de l’influence me semble être une ânerie, vous ne mesurerez jamais une tension positive sur la pointe d’un paratonnerre, même par rapport à une prise de terre située hors orage non ?
Supposez que par influence, l’église, son paratonnerre, un pylône électrique et 5 m d’épaisseur de sol sous tout l’étendue du nuage d’orage soient devenus positif par influence. Que se passerait-il dans le neutre de la ligne qui relie alors une zone positive (sous l’orage) à une zone négative (hors orage) ?

Ça s’éclairci…je vais finir par comprendre….

[Deedee81]

C’est cela pour moi, la terre est (à priori) un énorme accumulateur. Ce serait donc à la fois vrai et faux .

Non, c'est vrai. Mais un énorme accumulateur avec une très forte résistance interne.

Lorsque on relie un électroscope chargé par influence,( plateau positif barreau chargé négativement) à la terre l’électroscope se décharge et prend le potentiel de la terre .Je ne pense pas me tromper en pensant qu’il est impossible de charger un électroscope dont le plateau est relié à la terre.

Si c'est possible mais il faut des charges bien plus fortes que celles rikiki utilisées avec un électroscope.

Et attention, une tension de 0 volt dans l'absolu n'a aucune signification. C'est toujours relatif. On ne devrait jamais parler que de différences de tension.

l’histoire de l’influence me semble être une ânerie

As-tu lu le lien maxicours que je t'ai conseillé ? Si oui, où vois-tu une ânerie dans ce lien exactement, à partir de quelle ligne ? Et si tu ne l'as pas lu, la discussion va tourner court.

vous ne mesurerez jamais une tension positive sur la pointe d’un paratonnerre, même par rapport à une prise de terre située hors orage non ?

Je n'ai jamais fait personnellement la mesure. Et toi ? Les expériences de foudres je les ait fait en labo haute tension. De des résultats théoriques, expérimentaux et des articles que j'ai lu, j'en déduits que cela n'a absolument rien d'impossible.

Supposez que par influence, l’église, son paratonnerre, un pylône électrique et 5 m d’épaisseur de sol sous tout l’étendue du nuage d’orage soient devenus positif par influence. Que se passerait-il dans le neutre de la ligne qui relie alors une zone positive (sous l’orage) à une zone négative (hors orage) ?

Il y aurait un courant. Faut d'ailleurs faire gaffe et ne pas multiplier les prises de terre sur de longues distances (faut avouer qu'il faudrait le faire exprès (*) ), ça peut avoir de fâcheuses conséquences.

(*) les seuls trucs suffisamment étendu pour ça c'est les lignes HT, et on ne les relie pas directement à la terre mais à travers des résistances non linéaires. Faudrait être inconscient pour le faire (sans résistance), je connais un ingénieur qui est mort foudroyé en touchant un câble.... non branché ! La HT c'est des quantités de charges énormes.

[nodarp]

Merci Deedee81 pour tes réponses détaillées et convaincantes…
Tu m’as conseillé Maxicours , sans donner le lien .Effectivement dans mes recherches je n’ai pas consulté ce site(mes excuses).

[Deedee81]

Non stress

Note que le sujet est complexe. Vraiment complexe, et vaste.

Il y a même des mystères (comme l'apparition de phénomènes lumineux dans le ciel très caractéristiques : chapelets de boules lumineuses par exemple, là où il y a à la fois des failles tectoniques, des nappes phréatiques et des courants telluriques. On en observe en particulier en Scandinavie. La raison en est totalement incomprise).

[f6bes]

Remoi,
Voir aussi ce que l'on nomme les "farfadets"(phénoméne électrique trés bref situé en haute atmosphére.)
Ca m'a toujours intrigué.
Bonne journée

[Deedee81]

Remoi,
Voir aussi ce que l'on nomme les "farfadets"(phénoméne électrique trés bref situé en haute atmosphére.)
Ca m'a toujours intrigué.

Y en a pleins d'autres d'ailleurs, avec d'aussi jolis noms (elfes, jets, gnomes)
Certains sont bien compris, d'autres pas du tout (ou avec plusieurs hypothèses comme pour ces farfadets).

Voir :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Ph%C3%...ux_transitoire

[gts2]

Lorsque on relie un électroscope chargé par influence,( plateau positif barreau chargé négativement) à la terre l’électroscope se décharge et prend le potentiel de la terre. Je ne pense pas me tromper en pensant qu’il est impossible de charger un électroscope dont le plateau est relié à la terre.

C'est peut-être mon interprétation d'électrisation en terme de charges plus que de potentiel, mais un électroscope relié à la terre prend une charge non nulle si on approche une charge.

Tu dis « Prenons un "bête" condensateur, relions une borne à la terre, l'autre borne à un générateur de tension négative par rapport à la terre, la borne reliée à la terre sera chargée positivement. »
Ben non, l’autre borne sera plus négative que négative, mais la tension du milieu terre sera bien 0 volts !

On en revient au point précédent, le potentiel est bien nul, mais la charge positive.

densité volumique des charges au sol...

Donc la terre est bien électrisée au sens chargée.

L’histoire de l’influence me semble être une ânerie, vous ne mesurerez jamais une tension positive sur la pointe d’un paratonnerre, même par rapport à une prise de terre située hors orage non ?

Encore une fois l'influence peut créer des charges positives sur la pointe d'un paratonnerre au même potentiel que la terre.

[Pio2001]

Y en a pleins d'autres d'ailleurs, avec d'aussi jolis noms (elfes, jets, gnomes)

Vidéo ultra-haute vitesse de farfadets : https://www.youtube.com/watch?v=vSCwiQWzMa0

Pour ceux qui ne parlent pas anglais, voir de 7:26 à 8:00, puis de 9:02 à 10:45

[nodarp]

Bien...
La terre n’est pas une source infinie d’électrons se déplaçant sans résistance. Elle peut donc être électrisée par influence : c’est le premier point.
Lorsque l’on dit que la pointe du paratonnerre est chargée positivement, on ne mesure pas cette charge par rapport à la prise de terre du paratonnerre, mais par rapport à un point situé Hors influence puisque la prise de terre fait partie de la zone d’influence et est au même potentiel que la pointe(1). C’est le deuxième point.

Ces 2 points étant établis, plus de contradictions dans mon esprit , Ouf ! Un grand merci à vous pour vos explications et votre patience.

(1) à l’effet de pointe pré bien sûr.

[gts2]

On ne mesure pas cette charge par rapport à la prise de terre du paratonnerre, mais par rapport à un point ...

La charge n'est pas un potentiel, c'est la charge au point M, pas par rapport au point N ou P.

[nodarp]

Oui, c’est vrai mais quand l’espace est séparé par 2 zones chargées de valeur différentes il y champ électrique donc potentiel. D’ailleurs on devrait se foutre des + et des moins, ce qui compte c’est la différence entre les charges…. Non ?
Et s'il y a plus de 2 charges En mettant le signe plus sur la moins chargée en ions négatifs et le signe - sur les autres, les calculs restent corrects .

[gts2]

On est dans le contexte d'influence, c'est plus compliqué parce que les charges s'adaptent pour avoir E nul dans le conducteur.

On va faire simple (pas de pointe) : deux plans chargés disons en bas avec un axe z vers le haut et en haut.
Les plans créent chacun un champ au dessus et en dessous.

Entre les deux il y a un champ , donc ce qui compte est en effet la différence entre les deux charges.

En bas, le champ est si c'est dans le conducteur, cela doit faire zéro, ce qui impose des contraintes, on ne peut pas prendre les charges comme on veut, contrairement au potentiel.

[nodarp]

On a l’air d’accord…L’évolution des potentiels entre charges au cours du temps, dans des espaces électrisés, ça n’a pas l’air d’être de la tarte et ça pourrait faire l’objet d’une nouvelle discussion. En ce qui me concerne mes interrogations ont trouvé solution et je vous en remercie encore.

[nodarp]

Encore moi...
En relisant la discussion ta phrase( gts2) m'a inspiré quelques réflexions.
Tu dis :« C'est peut-être mon interprétation d'électrisation en terme de charges plus que de potentiel, mais un électroscope relié à la terre prend une charge non nulle si on approche une charge. »

Un électroscope chargé est un électroscope dont les 2 feuilles sont écartées. Situé dans la zone d’influence il va se charger au fur et à mesure que l’orage s’approche et les 2 feuilles vont s’écarter(1).Bon, à cause du temps et des pertes le phénomène ne se produit pas les feuilles restent collées. Tu approches un bâton chargé :les feuilles s’écartent. Maintenant tu relies à la terre l’électroscope. Il prend le potentiel de la terre et les feuilles se recollent. Tu as devant toi vois électroscope déchargé.

(1) Ce serait une bonne façon de vérifier la théorie de l’influence, les feuilles de tous les électroscopes de la zone devraient s’écarter, non ?

[gts2]

Maintenant tu relies à la terre l’électroscope. Il prend le potentiel de la terre et les feuilles se recollent. Tu as devant toi vois électroscope déchargé.

Pour moi l'électroscope forme un tout, et il reste des charges sur le plateau ou la boule. Plutôt que des dessins et explications, voir matheux... page 10

Sinon pour l'influence sur un conducteur mis à la terre : voir ampere et la video associée.