Déclenchement artificiel d'un éclair à l'aide d'une petite fusée qui déroule derrière elle un fil métallique relié au sol

Déclenchement artificiel d'un éclair à l'aide d'une petite fusée qui déroule derrière elle un fil métallique relié au sol

A chaque seconde, de 50 à 100 décharges orageuses se développent dans l’atmosphère terrestre. La majeure partie de cette activité électrique prend la forme d’éclairs « intra-nuages » qui se propagent à l’intérieur du cumulo-nimbus, généralement entre 5 et 10 km d’altitude et signifient ainsi un risque potentiel pour les avions civils et militaires ou les lanceurs spatiaux. Ce risque est loin d’être marginal puisqu’un avion de ligne est foudroyé en moyenne toutes les 1500 heures de vol. Les appareils doivent donc satisfaire à des normes de protection sévères, d’autant que le développement des structures en matériaux composites et des systèmes à commande numérique accroît en principe leur vulnérabilité. Dans ce contexte, les recherches menées à l’Onera ont pour double objectif l’optimisation des méthodes de protection et l’amélioration de la représentativité des tests de qualification en laboratoire.

Au cours des années 80, la mise en oeuvre de campagnes d’essais en vol à bord d’avions instrumentés a constitué une étape décisive permettant d’approcher la phénoménologie globale du foudroiement. En particulier, il a été démontré que l’appareil déclenchait lui-même l’éclair en traversant des régions nuageuses où régne un champ électrique ambiant Eo élevé.

Dans plus de 90% des cas, l’appareil déclenche lui-même l’éclair en développant, depuis les points d’amplification maximale du champ électrique ambiant, deux canaux ionisés progressant dans l’air vierge. L’une de ces décharges se propage dans le sens du champ ambiant (décharge « positive »), l’autre en direction inverse (décharge « négative ») ; l’ensemble constitue la phase initiale dite de « précurseur » ou « leader ». Les canaux se développent sur plusieurs km à une vitesse comprise entre 10 et quelques centaines de km/seconde. Le courant, d’abord constitué de séries d’impulsions, évolue généralement vers un niveau continu de plusieurs centaines d’Ampères.
Dans ces canaux, circulent ensuite, à intervalles réguliers, de fortes impulsions de courant de quelques dizaines de kiloAmpères. Ces phénomènes de brutale réactivation du canal sont appelés « décharges de jonction » ou « recoil streamers ».

Etapes successives du développement de l'éclair à partir d'un avion en vol

Etapes successives du développement de l'éclair à partir d'un avion en vol

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