Pourquoi ne faut-il pas s'abriter sous un arbre
pendant un orage ?
Quand il pleut, on va sous un arbre. Pour une pluie ordinaire, pas de problème. Mais dès qu'il y a de l'orage, l'arbre devient l'un des endroits les plus dangereux. Car la foudre ne s'arrête pas en tombant sur l'arbre : elle saute ensuite latéralement.
Un soir d'été, dans un parc ou sur un terrain de sport. Le ciel s'obscurcit brusquement et de grosses gouttes commencent à tomber. On entend gronder au loin. Il n'y a aucun bâtiment autour.
Devant vous se dresse un grand arbre. Son feuillage est dense, et il ne pleut pas dessous. N'importe qui aurait envie d'y courir. Beaucoup de gens le font, d'ailleurs.
Pourtant, en consultant les archives d'accidents dus à la foudre, on retrouve sans cesse la même phrase : « la victime s'abritait de la pluie sous un arbre ». Un arbre vous protège de la pluie, mais pas de la foudre. Pire : il l'attire.
Le courant qui frappe un arbre, en descendant le tronc, saute latéralement vers une personne proche. C'est ce qu'on appelle le choc latéral (ou décharge latérale). Même si la foudre ne vous touche pas directement, elle peut vous atteindre ainsi.
Dans un endroit dégagé, l'arbre est le point le plus élevé. La foudre choisit de préférence les points hauts. S'abriter sous un arbre, c'est donc se placer juste sous l'endroit où elle va probablement tomber.
Ces deux raisons se cumulent. L'endroit « choisi parce qu'il est haut » est aussi l'endroit « assez proche pour recevoir le saut » en cas d'impact. C'est exactement ce qu'est l'espace sous un arbre.
Raison 1 : la foudre cherche le « chemin le plus facile »
La foudre est une décharge brutale de l'électricité accumulée entre le ciel et le sol. Le courant électrique cherche toujours le chemin le plus facile à traverser.
Le tronc d'un arbre, en réalité, ne conduit pas si bien l'électricité. Sa surface mouillée aide un peu, mais à l'intérieur ce n'est que du bois chargé d'eau. Le corps humain, à l'inverse, est composé presque entièrement d'eau et de sel, et conduit bien mieux l'électricité que le bois.
Si une partie du courant qui descend l'arbre « trouve plus facile » de passer par vous, elle traverse l'air sur quelques dizaines de centimètres à quelques mètres et saute sur votre corps. C'est le choc latéral. Même si la foudre ne vous frappe pas directement, il suffit qu'elle tombe sur l'arbre voisin.
Un paratonnerre est sûr parce qu'après avoir reçu la foudre, un câble métallique épais lui offre un chemin garanti jusqu'au sol. Son rôle n'est pas d' « éviter » la foudre, mais de la « conduire en sécurité ».
L'arbre, lui, n'a pas ce chemin de décharge. Il attire la foudre, puis la laisse se répandre au hasard. C'est pourquoi elle saute vers les personnes proches.
Raison 2 : même arrivé au sol, le courant reste dangereux
Le courant qui descend l'arbre jusqu'au sol ne disparaît pas pour autant. Il se propage en éventail à partir du point d'impact.
Plus on est proche du point d'impact, plus le courant est intense ; plus on s'en éloigne, plus il faiblit. Cela signifie qu' il existe une différence d'intensité électrique selon l'endroit du sol où l'on se trouve.
Imaginez que vous vous teniez debout, un pied devant, un pied derrière. L'intensité du sol n'est pas la même sous chaque pied. Cette différence fait circuler un courant qui entre par un pied, traverse le corps, et ressort par l'autre. C'est ce qu'on appelle la tension de pas.
On pense que c'est pour cette raison que les vaches ou les chevaux, dont les pattes avant et arrière sont très écartées, sont souvent victimes de la foudre. C'est pareil pour l'être humain : en gardant les pieds joints, on réduit cette différence et donc le courant qui traverse le corps.
Elle saute depuis l'arbre et se propage au sol.
Alors, que faire ?
- Si vous entendez le tonnerre, c'est déjà dangereuxDès que le tonnerre est audible, la foudre peut déjà tomber à votre emplacement. « Il est encore loin, donc ça va » n'est pas une option. Au premier grondement, commencez à vous déplacer.
- Réfugiez-vous dans un bâtiment ou une voitureUn bâtiment en béton armé est le plus sûr. Viennent ensuite une voiture, un bus ou un train. Même une maison en bois reste bien plus sûre que l'extérieur. À l'intérieur, éloignez-vous un peu des murs, des appareils électriques et des robinets d'eau.
- Ne vous approchez pas des grands arbres, poteaux électriques ou pylônesTant que l'orage dure, restez-en éloigné. Seulement s'il n'existe vraiment aucun abri, éloignez-vous d'au moins quelques mètres (le plus possible) de ces objets, puis accroupissez-vous les pieds joints. Mais cela reste un dernier recours, et non un endroit sûr. Considérez-le comme une mesure temporaire, en attendant de pouvoir entrer dans un bâtiment.
- « Des bottes en caoutchouc ou un imperméable protègent de la foudre » ― Faux.La tension de la foudre traverse facilement quelques centimètres de caoutchouc. Face à des centaines de millions de volts, le caoutchouc ne joue aucun rôle isolant.
- « Porter du métal attire la foudre » ― Faux.On considère qu'un bijou ou les baleines d'un parapluie ne changent pas l'endroit où la foudre tombe. S'arrêter pour les retirer est bien plus dangereux que de les garder. Le métal peut cependant devenir brûlant et causer des brûlures.
- « L'habitacle d'une voiture est sûr grâce aux pneus en caoutchouc » ― Faux.Ce qui protège, c'est la carrosserie métallique, qui fait circuler le courant à l'extérieur. C'est pourquoi un cabriolet, une moto ou un vélo ne sont pas sûrs.
- « La foudre ne tombe jamais deux fois au même endroit » ― Faux.Comme elle choisit les points hauts, elle peut frapper plusieurs fois un même lieu favorable. Un endroit déjà frappé est même plutôt un endroit propice à être frappé à nouveau. La tour de Tokyo Skytree, par exemple, est touchée par la foudre chaque année, à répétition.
- « Sous un arbre, être loin du tronc suffit » ― Insuffisant.S'éloigner du tronc réduit le risque, mais il faut surtout év013-r l'idée même de s'abriter sous un arbre.
Toucher une personne frappée par la foudre ne fait pas courir de risque d'électrocution à celui qui la touche : le corps humain ne conserve pas l'électricité. N'hésitez pas à vous approcher.
- Appelez immédiatement les secours (15 ou 112 en France) en précisant qu'il s'agit d'une victime de la foudre
- En l'absence de respiration ou de réaction, commencez un massage cardiaque. Utilisez un défibrillateur (DAE) si disponible
- Même en cas d'arrêt cardiaque ou respiratoire dû à la foudre, des gestes adaptés peuvent sauver la victime
- Toutefois, si l'endroit reste dangereux, déplacez-vous d'abord vers un lieu sûr : la foudre peut retomber au même endroit
La lumière et le son permettent d'estimer la distance
- Dès que vous voyez l'éclair, commencez à compter les secondes
- Arrêtez de compter dès que le tonnerre se fait entendre
- Le nombre de secondes ÷ 3 donne la distance approximative (en kilomètres). 3 secondes = environ 1 km, 9 secondes = environ 3 km
La lumière arrive presque instantanément, mais le son ne parcourt qu'environ 340 mètres par seconde. Ce calcul repose sur cet écart de vitesse. Mais ne vous servez jamais de ce résultat pour juger que « c'est loin, donc sans danger ». Un nuage d'orage se déplace en quelques minutes, et la foudre peut tomber loin du bord visible du nuage. Utilisez ce calcul non pas pour connaître la distance, mais pour savoir si l'orage se rapproche. Si le nombre de secondes diminue, rentrez vite à l'intérieur.
En résumé
Un arbre n'est pas dangereux parce qu'il « ne protège pas bien de la pluie ». C'est parce que ①étant le point le plus haut des environs, il est choisi par la foudre, ②le courant qui le frappe saute vers les personnes, et ③il se propage ensuite au sol en s'étendant, trois phénomènes qui se superposent au même endroit.
Au premier coup de tonnerre, allez vers un bâtiment ou une voiture, pas vers un arbre.
Ce seul geste évite la plupart des accidents.
D'ailleurs, le fait que l'éclair ne tombe jamais en ligne droite mais en zigzag vient du fait que le courant se fraie un chemin en avançant. C'est aussi pour cela qu'on ne peut pas prévoir à l'avance où il va tomber. Nous détaillons ce point dans « Pourquoi la foudre ne tombe-t-elle pas en ligne droite, mais en zigzag ? ».
Pour aller plus loin ― vocabulaire, formules et liens avec les programmes scolairesdu niveau collège aux sujets encore en recherche, le niveau de chaque partie est indiqué
- Collègeniveau du programme de sciences au collège
- Lycéeniveau du programme de physique-chimie au lycée (tronc commun)
- Lycée+niveau de la spécialité physique-chimie au lycée, ou contenu complémentaire des manuels
- Universitécontenu non enseigné au lycée, relevant d'une discipline universitaire spécialisée (électricité atmosphérique, génie haute tension)
- Recherchesujet qui n'est même pas enseigné à l'université comme une « vérité établie », mais encore à l'étude par les chercheurs
CollègeVocabulaire : les mots autour de la foudre
- Choc latéral (décharge latérale) : le phénomène décrit plus haut, où le courant saute de l'arbre à une personne. En anglais : side flash. Considéré comme la principale cause d'accidents sous les arbres.
- Tension de pas : différence de tension entre les deux pieds, due à la propagation du courant au sol. En anglais : step voltage.
- Coup de foudre direct : foudre qui frappe directement une personne ou un objet.
- Zone de protection : zone proche d'un objet élevé où l'on considère que le risque de foudre direct est relativement réduit. Mais cela suppose d'être suffisamment éloigné de cet objet : juste en dessous n'en fait pas partie.
- Paratonnerre : installation qui capte la foudre et la conduit en sécurité au sol via un câble épais. Il ne « bloque » pas la foudre, il lui offre un chemin.
CollègeLycéeLa foudre, c'est de « l'électricité statique » à très grande échelle
Quand on frotte une règle en plastique sur ses cheveux et qu'ils se dressent, c'est de l'électricité statique, de la même famille que la foudre. Seule l'échelle diffère. Cette petite électricité statique peut d'ailleurs, dans certains cas, provoquer un incendie (voir l'électricité statique lors du plein d'essence).
Dans un nuage d'orage, des courants ascendants font violemment s'entrechoquer des cristaux de glace et des grêlons. Ces chocs échangent des charges électriques entre particules : les plus légères montent, les plus lourdes descendent. Résultat : des charges opposées s'accumulent en haut et en bas du nuage, exactement comme entre la règle et les cheveux, mais à l'échelle du nuage.
Quand la charge accumulée dépasse une limite, elle force son passage à travers l'air et se décharge brutalement. L'air, normalement isolant, devient conducteur sous une tension suffisamment élevée. Ce phénomène s'appelle le claquage diélectrique.
LycéeVérifier par le calcul : entendre le tonnerre, c'est déjà être à portée
Le calcul le plus utile face à la foudre, c'est mesurer soi-même « à quelle distance elle se trouve ». Pas besoin d'horloge ni d'instrument.
Distance = vitesse du son × temps écoulé
| Distance | distance jusqu'à l'éclair [m] |
| Vitesse du son | environ 340 m/s |
| Temps écoulé | nombre de secondes entre l'éclair et le tonnerre |
La lumière arrivant presque instantanément, on peut considérer que l'instant de l'éclair est celui où la foudre tombe. Il suffit ensuite de compter le temps que met le son à arriver.
En comptant lentement « un, deux, trois… », on obtient une estimation correcte du nombre de secondes. Cette formule ne demande aucun instrument. C'est bien là tout l'intérêt de ce calcul.
| 3 secondes entre l'éclair et le tonnerre | 340 × 3 = 1020 m (environ 1 km) |
| 10 secondes entre l'éclair et le tonnerre | 340 × 10 = 3400 m |
| Converti en kilomètres | 3400 ÷ 1000 = 3,4 km |
| 30 secondes entre l'éclair et le tonnerre | 340 × 30 = 10200 m (environ 10 km) |
En gros, il suffit de retenir : « nombre de secondes × 340 m », soit environ 1 km pour 3 secondes.
On a envie de penser : « 10 secondes, donc 3,4 km, c'est encore loin, pas de problème ». C'est précisément l'erreur que cet article veut corriger.
Le prochain éclair ne retombe pas forcément au même endroit que le précédent. Un nuage d'orage s'étend sur plusieurs à une dizaine de kilomètres, et la foudre peut tomber n'importe où dans cette zone. Si un éclair vient de tomber à 3,4 km, cela signifie que vous vous trouvez déjà sous ce nuage, ou tout à côté.
| Distance de la foudre quand on entend le tonnerre | jusqu'à environ 340 × 30 = 10200 m |
| Étendue d'un nuage d'orage pouvant produire des éclairs | de l'ordre de 10 km |
| Conséquence | Entendre le tonnerre = être déjà à portée |
Ce calcul ne sert pas à savoir « combien de temps il reste », mais à décider « c'est déjà dangereux ». Dès que le tonnerre se fait entendre, quelle que soit la distance estimée, mettez-vous immédiatement à l'abri dans un bâtiment ou une voiture.
Il est également recommandé de ne pas sortir pendant environ 30 minutes après le dernier coup de tonnerre. Même si le bruit s'arrête, le nuage est peut-être encore au-dessus de vous.
Comprendre l'ampleur du phénomène explique pourquoi l'abri sous un arbre est dangereux. On peut l'estimer avec Énergie = tension × courant × durée.
| Tension | environ 100 millions de V = 10⁸ V |
| Courant | environ 30 000 A = 3 × 10⁴ A |
| Durée du courant | environ 0,0001 seconde = 10⁻⁴ s |
| En multipliant | 10⁸ × 3 × 10⁴ × 10⁻⁴ = 3 × 10⁸ J |
| Chaleur nécessaire pour élever d'1 °C 1 tonne d'eau (1000 kg) | 4,2 × 1 000 000 = 4 200 000 J |
| De combien de degrés peut-on chauffer 1 tonne d'eau | 300 000 000 ÷ 4 200 000 ≈ 71 °C |
De quoi élever d'un seul coup la température d'une tonne d'eau de 71 °C, en un dix-millième de seconde. Si la foudre frappe un arbre, l'eau contenue dans le tronc se vaporise instantanément, et l'arbre lui-même se fend.
Et le courant, en descendant l'arbre vers le sol, peut sauter vers une personne proche (choc latéral). L'abri sous un arbre n'est pas un choix à faire simplement parce qu'il protège de la pluie. Le premier réflexe reste d'entrer dans un bâtiment ou une voiture. La section suivante explique quoi faire si ce n'est pas possible.
※ La tension, le courant et la durée varient énormément d'un éclair à l'autre ; les valeurs ci-dessus ne sont que des ordres de grandeur représentatifs.
LycéeLa foudre en chiffres
| Tension | environ 100 millions de volts (le secteur domestique : 230 V en France) |
| Courant | environ 30 000 ampères (un disjoncteur domestique : environ 30-60 A) |
| Durée du courant | environ un millième de seconde |
| Température du canal de décharge | environ 30 000 °C (environ 5 fois la surface du Soleil) |
| Vitesse du son | environ 340 m/s (la lumière : environ 300 000 km/s) |
※ L'ampleur de la foudre varie beaucoup d'un éclair à l'autre. Les valeurs ci-dessus sont des ordres de grandeur.
Ces chiffres expliquent aussi le tonnerre lui-même. Quand le canal de décharge est chauffé instantanément à 30 000 °C, l'air environnant se dilate de façon explosive. L'onde de choc qui en résulte, propagée dans l'air, c'est le tonnerre. Le grondement prolongé vient du fait que le canal de décharge s'étend sur plusieurs kilomètres : le son des parties proches et celui des parties lointaines arrivent avec des décalages différents.
Lycée+Pourquoi « le caoutchouc ne protège pas »
La capacité d'un isolant à bloquer l'électricité dépend de la tension maximale qu'il peut supporter. L'air cesse d'être isolant à partir d'environ 30 000 volts par centimètre (ordre de grandeur, en conditions sèches). Le caoutchouc résiste un peu mieux, mais pas d'un ordre de grandeur supérieur.
La tension de la foudre atteint une centaine de millions de volts. Cela dépasse de loin ce que peuvent supporter quelques centimètres de bottes en caoutchouc. Pour un courant qui vient de traverser plusieurs kilomètres d'air, quelques centimètres de caoutchouc ne constituent aucun obstacle.
En revanche, une voiture est sûre non pas grâce à l'isolation, mais parce qu'elle est entourée d'un conducteur. Dans une boîte métallique, le courant circule à la surface extérieure et n'affecte presque pas l'intérieur. Cette propriété s'appelle l'écran électrostatique, connue aussi sous le nom de cage de Faraday. Les pneus en caoutchouc n'ont rien à voir là-dedans.
UniversitéLa tension de pas, exprimée par une formule
Lorsqu'un courant I se propage dans le sol, le potentiel au point situé à une distance r du point d'impact s'exprime approximativement par V(r) = ρI / (2πr), où ρ est la résistivité du sol (en supposant une propagation uniforme en demi-sphère).
Si les deux pieds se trouvent respectivement à r et r + d (où d est l'écart entre les pieds), la différence de potentiel entre eux est ΔV = ρI/(2π) × [1/r − 1/(r+d)]. Cette expression, en 1/r, croît fortement quand r diminue, c'est-à-dire à proximité du point d'impact. Cela justifie aussi le conseil de réduire l'écart d entre les pieds, c'est-à-dire de les garder joints, pour diminuer ΔV.
Ce raisonnement est formalisé dans les normes de conception des mises à la terre pour les installations électriques et les postes de transformation (« tension de contact et tension de pas admissibles »), un sujet relevant du génie électrique et du génie haute tension.
RechercheCe qu'on ne sait toujours pas
- Pourquoi la foudre démarre-t-elle, au fond ?C'est l'un des grands problèmes non résolus de l'électricité atmosphérique. Le claquage de l'air nécessiterait environ 3 millions de volts par mètre, mais les champs électriques réellement mesurés dans les nuages d'orage sont près de dix fois plus faibles. Pourtant, la décharge se produit bien. Des hypothèses comme le déclenchement par les rayons cosmiques (claquage par électrons fugitifs, ou « runaway breakdown ») ont été proposées, sans qu'un consensus existe. C'est un phénomène qui se produit chaque jour dans le monde, dont on ignore encore comment il démarre réellement.
- On ne peut toujours pas prédire où la foudre va tomber.On peut observer l'approche d'un nuage d'orage, mais pas anticiper le point d'impact du prochain éclair. C'est pourquoi la sécurité ne repose pas sur la « prévision », mais sur le fait de « s'éloigner de la zone ».
- L'efficacité de la posture accroupie est réévaluée.Autrefois, la « posture accroupie anti-foudre » était enseignée comme une référence standard. Vers 2008, le service météorologique américain l'a retirée de ses recommandations, au motif qu'elle « n'apporte pas de protection significative tout en donnant une fausse impression de sécurité ». Au Japon, elle reste présentée comme un dernier recours, mais il est plus juste de la considérer non pas comme « une posture qui sauve », mais comme « une mesure de dernier ressort, proche d'un simple geste réconfortant, quand il n'y a vraiment rien d'autre à faire ».
- La nature des « éclairs en boule » (foudre globulaire) reste inconnue.Des témoignages du monde entier rapportent l'observation d'une sphère lumineuse flottante pendant un orage, et quelques observations fortuites ont même été enregistrées, mais le phénomène n'a toujours pas été reproduit ni expliqué.
- La foudre hivernale de la mer du Japon est un cas particulier à l'échelle mondiale.On y observe parfois des décharges d'énergie supérieure à celles de l'été, ce qui motive des recherches liées notamment aux dégâts causés aux éoliennes.
En somme, la foudre est un phénomène à la fois familier et toujours à la frontière de la recherche scientifique. Considérez le contenu de cet article comme « l'état actuel des connaissances ».
Liens avec les programmes scolaires (par niveau)
| Niveau | Matière / unité | Passage de l'article concerné |
|---|---|---|
| Collège | Sciences · électricité statique et courant / propriétés du son / météorologie | La nature de la foudre, calcul tonnerre-distance, cumulonimbus |
| Lycée | Physique-chimie (tronc commun) · courant et tension / chaleur / ondes (vitesse du son) | Valeurs de tension et de courant, pourquoi le tonnerre gronde longtemps |
| Lycée+ | Physique · champ et potentiel électriques / écran électrostatique (souvent en complément dans les manuels) | Claquage diélectrique, pourquoi le caoutchouc ne protège pas, pourquoi la voiture est sûre |
| Université | Électricité atmosphérique · génie haute tension · génie électrique | Formule de la tension de pas, conception des mises à la terre, installations de protection contre la foudre |
| Recherche | Physique de la décharge orageuse (non résolue) | Problème du déclenchement de la foudre, prédiction du point d'impact, réévaluation de la posture accroupie, foudre globulaire, foudre hivernale |
| ― | Prévention et éducation à la sécurité | Se mettre à l'abri dès le tonnerre entendu, bâtiment/voiture, appel des secours et gestes de premiers secours |
- Explications sur la foudre de l'Agence météorologique du Japon (気象庁), et notice d'utilisation du service de prévision immédiate Lightning Nowcast (雷ナウキャスト).
- Société japonaise d'électricité atmosphérique (日本大気電気学会), « Comment se protéger de la foudre » (lignes directrices de sécurité). Distance par rapport aux arbres et poteaux électriques, notion de zone de protection.
- U.S. National Weather Service, Lightning Safety (y compris l'historique du retrait de la posture dite « accroupie anti-foudre » des recommandations officielles).
- Dwyer, J. R. & Uman, M. A., The physics of lightning, Physics Reports 534(4), 147–241, 2014 (le problème du déclenchement de la foudre, le claquage par électrons fugitifs).
- Normes techniques relatives aux installations électriques et à la conception des mises à la terre (traitement de la tension de contact et de la tension de pas).
- Explications de la Société japonaise de médecine d'urgence (日本救急医学会) et d'autres organismes sur les gestes de secours destinés aux victimes de la foudre.
※ Les valeurs de tension, de courant, de température, etc. varient fortement selon l'ampleur de la foudre et les conditions de mesure. Cet article présente des ordres de grandeur couramment cités.
※Cet article est une vulgarisation scientifique destinée au grand public. Pour vos décisions concrètes, suivez les annonces de l'Agence météorologique japonaise ainsi que les consignes des autorités locales, des pompiers et des municipalités. Les valeurs numériques indiquées servent à faciliter la compréhension des mécanismes.