Pourquoi ne faut-il jamais s'abriter
sous un arbre pendant un orage ?
Quand il pleut, on se met sous un arbre. Par temps de pluie ordinaire, c'est sans risque. Mais dès qu'il y a de la foudre, l'ombre d'un arbre devient l'un des endroits les plus dangereux. La foudre ne s'arrête pas en frappant l'arbre : elle rebondit latéralement depuis celui-ci.
Un soir d'été, dans un parc ou sur un terrain de sport. Le ciel s'assombrit soudain et de grosses gouttes commencent à tomber. On entend gronder au loin. Aucun bâtiment alentour.
Devant vous se dresse un grand arbre. Son feuillage est dense, et dessous, il ne pleut pas. N'importe qui aurait envie d'y courir. Beaucoup de gens le font, en effet.
Pourtant, en examinant les archives d'accidents causés par la foudre, on retrouve sans cesse la mention « la victime s'abritait sous un arbre ». Un arbre protège de la pluie, mais pas de la foudre. Pire : il l'attire.
L'électricité qui frappe un arbre, en descendant le long du tronc, peut sauter latéralement vers une personne proche. C'est ce qu'on appelle le coup de foudre latéral. Même sans être frappé directement, vous pouvez être touché.
Dans un espace dégagé, l'arbre est le point culminant. La foudre choisit de préférence les points élevés. Se mettre sous un arbre, c'est se placer juste sous le point d'impact probable.
Ces deux facteurs se combinent. On s'approche d'un lieu « choisi parce qu'il est haut », à une distance « assez proche pour recevoir un saut en cas d'impact ». C'est exactly la situation sous un arbre.
Raison 1 : la foudre cherche le « chemin le plus facile » pour sauter
La foudre est une décharge brutale de l'électricité accumulée entre le ciel et le sol. L'électricité cherche toujours le chemin le plus conducteur.
Le tronc d'un arbre, en réalité, n'est pas si bon conducteur. S'il est mouillé en surface, c'est différent, mais à l'intérieur, c'est du bois chargé d'eau. Le corps humain, en revanche, est composé presque entièrement d'eau et de sel, et conduit bien mieux l'électricité qu'un arbre.
Si une partie de l'électricité qui descend l'arbre « trouve plus facile » de passer ailleurs, elle traverse quelques dizaines de centimètres à quelques mètres d'air et saute vers le corps humain. C'est le coup de foudre latéral. Même si la foudre ne vous frappe pas directement, si elle tombe sur l'arbre juste à côté, le résultat est identique.
Un paratonnerre est sûr parce qu'après avoir capté la foudre, un câble métallique épais garantit son évacuation vers le sol. Son rôle n'est pas d'« éviter d'attirer » la foudre, mais de « la conduire en sécurité ».
Un arbre, lui, n'a pas ce chemin d'évacuation. Il attire la foudre, puis celle-ci se propage de façon imprévisible. C'est pourquoi elle saute vers les personnes proches.
Raison 2 : même arrivée au sol, l'électricité reste dangereuse
L'électricité qui atteint le sol en passant par l'arbre ne disparaît pas pour autant. Elle se propage en rayonnant autour du point d'impact.
Plus on est proche du point de chute, plus l'électricité est forte ; plus on est loin, plus elle est faible. Cela signifie qu'il existe une différence d'« intensité électrique » selon l'endroit du sol.
Supposons que vous soyez debout, un pied devant, un pied derrière. L'intensité électrique du sol diffère entre les deux pieds. Cette différence fait entrer l'électricité par un pied, traverser le corps, et sortir par l'autre. C'est ce qu'on appelle la tension de pas.
Les vaches et les chevaux, dont les pattes avant et arrière sont très écartées, sont réputés plus vulnérables aux chutes de foudre pour cette raison. Chez l'humain, c'est pareil : garder les pieds joints réduit la différence entre les deux points, donc le courant qui traverse le corps.
Elle arrive en sautant depuis l'arbre, et en se propageant dans le sol.
Alors, que faire ?
- Si vous entendez le tonnerre, c'est déjà dangereuxSi le son du tonnerre vous parvient, la foudre peut déjà tomber à cet endroit. Il n'existe pas de « c'est encore loin, donc tranquille ». Dès que vous entendez gronder, 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, un train. Même une maison en bois vaut bien mieux que l'extérieur. À l'intérieur, éloignez-vous un peu des murs, des appareils électriques et des robinets.
- Évitez les arbres hauts, les poteaux électriques, les pylônesPendant un orage, ne vous approchez pas de ces structures. Si vraiment aucun abri n'est disponible, éloignez-vous d'elles d'au moins quelques mètres (le plus possible) et accroupissez-vous, pieds joints. Mais c'est un dernier recours, pas un endroit sûr. Considérez-le comme une mesure transitoire, en attendant de pouvoir entrer dans un bâtiment.
- « Des bottes en caoutchouc ou un imperméable suffisent à protéger » ― 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 d'isolant utile.
- « Porter du métal attire la foudre » ― faux. Un bijou ou les baleines d'un parapluie ne modifient pas, selon les spécialistes, le lieu de chute de la foudre. S'arrêter pour les retirer est plus dangereux que de les garder. Le métal peut toutefois chauffer et provoquer des brûlures.
- « Une voiture protège grâce à ses pneus en caoutchouc » ― faux. Ce qui protège, c'est la carrosserie métallique, qui fait circuler l'électricité 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. La foudre choisit les points élevés, donc un lieu favorable peut être frappé plusieurs fois. Un endroit déjà touché est plutôt un endroit qui a tendance à l'être. La tour de Tokyo Skytree, par exemple, est frappée chaque année, à plusieurs reprises.
- « Sous un arbre, si on est loin du tronc, ça va » ― insuffisant. S'éloigner réduit le risque, mais il vaut mieux éviter complètement de se mettre sous un arbre.
Toucher une personne frappée par la foudre ne vous électrocute pas. Le corps humain ne retient pas l'électricité. N'hésitez pas à vous approcher.
- Appelez immédiatement les secours (le numéro d'urgence local) et signalez un coup de 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 suite à la foudre, une prise en charge appropriée peut sauver la victime
- Mais si le lieu reste dangereux, déplacez-vous d'abord vers un endroit sûr : la foudre peut retomber au même endroit
La lumière et le son permettent d'estimer la distance
- Dès que l'éclair apparaît, commencez immédiatement à compter les secondes
- Arrêtez de compter quand le tonnerre se fait entendre
- Le nombre de secondes comptées ÷ 3 donne la distance approximative (en kilomètres). 3 secondes ≈ 1 km, 9 secondes ≈ 3 km
La lumière arrive presque instantanément, mais le son ne parcourt qu'environ 340 mètres par seconde. Ce calcul utilise cet écart. Mais n'utilisez jamais ce résultat pour vous dire « c'est loin, donc sûr ». Un nuage d'orage se déplace en quelques minutes, et la foudre peut tomber loin du bord visible du nuage. Ce calcul ne sert pas à connaître une distance, mais à 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 convient pas pour s'abriter de la pluie ». C'est parce que trois choses se cumulent au même endroit : ① il est le point le plus haut alentour et attire la foudre, ② l'électricité qui tombe peut sauter vers une personne, ③ elle continue ensuite à se propager dans le sol.
Dès que vous entendez le tonnerre, allez vers un bâtiment ou une voiture, pas sous un arbre.
Cela suffit à éviter la plupart des accidents.
D'ailleurs, le fait que l'éclair ne tombe pas en ligne droite mais en zigzag vient du fait que l'électricité se fraie un chemin au fur et à mesure. C'est aussi pour cela qu'on ne peut pas prévoir à l'avance le point de chute. L'article « Pourquoi l'éclair ne tombe-t-il pas en ligne droite, mais en zigzag ? » l'explique en détail.
Pour aller plus loin ― vocabulaire, formules et liens avec les programmes scolairesDu collège jusqu'aux sujets encore en recherche, le niveau de chaque partie est précisé
- CollègeProgramme de sciences du collège
- LycéeProgramme de physique-chimie (tronc commun) du lycée
- Lycée+Spécialité physique du lycée, ou contenu « pour aller plus loin » dans les manuels
- UniversitéMatière spécialisée universitaire non enseignée au lycée (électricité atmosphérique, haute tension)
- RechercheSujet encore à l'étude, pas enseigné comme établi même à l'université
CollègeVocabulaire lié à la foudre
- Coup de foudre latéral : le phénomène décrit plus haut, où l'électricité saute de l'arbre vers une personne. En anglais, side flash. Considéré comme la cause principale des accidents sous les arbres.
- Tension de pas : la différence de tension créée entre les deux pieds par l'électricité qui se propage au sol. En anglais, step voltage.
- Foudre directe : foudre tombant directement sur une personne ou un objet.
- Zone de protection : zone relativement protégée, près d'un objet élevé. Mais cela suppose d'être assez éloigné de cet objet : la zone juste sous un arbre n'en fait pas partie.
- Paratonnerre : dispositif qui capte la foudre et la conduit en sécurité vers le sol via un câble épais. Il ne l'empêche pas, il lui donne un chemin.
CollègeLycéeLa foudre, une « très grosse » électricité statique
Quand on frotte une règle en plastique sur ses cheveux et qu'ils se dressent, c'est de l'électricité statique, cousine de la foudre. Seule l'échelle diffère. D'ailleurs, cette même électricité statique, en plus petit, peut aussi provoquer un incendie selon les endroits (électricité statique lors du plein de carburant).
Dans un nuage d'orage, des courants ascendants font violemment entrer en collision des cristaux de glace et des grêlons. Ces chocs provoquent des échanges d'électricité entre particules : les plus légères montent, les plus lourdes descendent. Résultat : des charges électriques opposées s'accumulent en haut et en bas du nuage. C'est le même principe que la règle et les cheveux, à l'échelle d'un nuage.
Quand la charge accumulée dépasse une limite, elle force le passage à travers l'air et se décharge d'un coup. L'air, normalement isolant, devient conducteur sous une tension suffisamment élevée. On appelle cela une rupture diélectrique.
LycéeVérifier par le calcul : entendre le tonnerre, c'est déjà être à portée
Le calcul le plus utile face à la foudre consiste à mesurer soi-même « à quel point c'est proche ». Pas besoin de montre ni d'outil.
distance = vitesse du son × temps écoulé
| distance | distance jusqu'à la foudre [m] |
| vitesse du son | environ 340 m/s |
| temps écoulé | secondes entre l'éclair et l'arrivée du tonnerre |
La lumière arrive presque instantanément, donc l'instant de l'éclair correspond à peu près à « l'instant de l'impact ». Il suffit ensuite de compter jusqu'à l'arrivée du son, qui, lui, est retardé.
En comptant lentement « un, deux, trois », on obtient à peu près le nombre de secondes. Ce calcul ne nécessite aucun outil. C'est précisément son intérêt.
| 3 secondes entre l'éclair et le son | 340 × 3 = 1020 m (environ 1 km) |
| 10 secondes entre l'éclair et le son | 340 × 10 = 3400 m |
| converti en kilomètres | 3400 ÷ 1000 = 3,4 km |
| 30 secondes entre l'éclair et le son | 340 × 30 = 10200 m (environ 10 km) |
Retenez simplement : « nombre de secondes × 340 m », soit environ 1 km pour 3 secondes.
On a tendance à penser « 10 secondes, donc 3,4 km, c'est encore loin, tranquille ». C'est précisément l'erreur que cet article veut corriger.
Le prochain éclair ne tombe pas forcément au même endroit que le précédent. Un nuage d'orage s'étend sur plusieurs kilomètres, parfois plus de dix, et peut frapper n'importe où en son sein. Si le dernier impact est tombé à 3,4 km, cela signifie que vous êtes déjà sous ce nuage, ou tout près de son bord.
| Tonnerre entendu = distance de la foudre | au maximum environ 340 × 30 = 10200 m |
| Étendue possible d'un nuage d'orage | environ 10 km, selon les estimations courantes |
| Conséquence | entendre le tonnerre = être déjà à portée |
Ce calcul ne sert pas à savoir « combien de temps il reste », mais à juger « c'est déjà dangereux ». Dès que vous entendez le tonnerre, rentrez immédiatement dans un bâtiment ou une voiture, quelle que soit la distance estimée.
Il est aussi largement recommandé de rester à l'intérieur pendant environ 30 minutes après le dernier coup de tonnerre. Même si le bruit s'arrête, le nuage peut rester au-dessus de vous.
On comprend pourquoi un arbre est dangereux en mesurant l'échelle du phénomène. 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 passage | environ 0,0001 seconde = 10⁻⁴ s |
| produit | 10⁸ × 3 × 10⁴ × 10⁻⁴ = 3 × 10⁸ J |
| chaleur pour élever 1 tonne d'eau (1000 kg) de 1 °C | 4,2 × 1000000 = 4 200 000 J |
| élévation de température possible sur 1 tonne d'eau | 300 000 000 ÷ 4 200 000 ≈ 71 °C |
De quoi élever 1 tonne d'eau de 71 °C d'un coup, en un dix-millième de seconde. En frappant un arbre, l'eau contenue dans le tronc se vaporise instantanément, ce qui peut faire éclater l'arbre.
Et sur le chemin vers le sol, cette électricité peut sauter vers une personne proche (coup de foudre latéral). Se mettre sous un arbre uniquement pour éviter la pluie est donc un choix à éviter absolument. Il faut d'abord chercher un bâtiment ou une voiture. La section suivante aborde le cas où ce n'est pas possible.
※ La tension, le courant et la durée varient fortement d'un coup de foudre à l'autre ; ces valeurs sont des ordres de grandeur représentatifs.
LycéeLa foudre en chiffres
| tension | environ 100 millions de volts (le secteur domestique : 100 V) |
| courant | environ 30 000 ampères (un disjoncteur domestique : environ 30 A) |
| durée de passage | environ 1 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 d'un coup de foudre varie fortement d'un cas à l'autre. Les valeurs ci-dessus sont des ordres de grandeur.
Ces chiffres expliquent aussi l'origine du grondement du tonnerre. 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 devient le son que l'on entend. Le grondement prolongé vient du fait que le canal de décharge s'étend sur plusieurs kilomètres, et les sons des parties proches et lointaines n'arrivent pas en même temps.
Lycée+Pourquoi le caoutchouc ne protège-t-il pas ?
La capacité d'un isolant à bloquer l'électricité dépend de la tension maximale qu'il peut supporter. L'air se rompt diélectriquement à environ 30 000 volts par centimètre (ordre de grandeur en air sec). Le caoutchouc résiste davantage, mais pas d'un ordre de grandeur fondamentalement différent.
La tension de la foudre atteint la centaine de millions de volts. Cela dépasse largement ce que peuvent supporter quelques centimètres de bottes en caoutchouc. Pour une électricité capable de traverser plusieurs kilomètres d'air, quelques centimètres de caoutchouc ne constituent aucun obstacle.
En revanche, une voiture est sûre non pas par isolation, mais parce qu'elle est entourée d'un conducteur. Dans une boîte métallique, l'électricité circule à la surface extérieure et affecte peu l'intérieur. Cette propriété s'appelle l'écrantage électrostatique, connue sous le nom de cage de Faraday. Les pneus en caoutchouc n'y jouent aucun rôle.
UniversitéLa tension de pas en formule
Quand un courant I se propage dans le sol, le potentiel à une distance r du point d'impact s'exprime approximativement, avec ρ la résistivité du sol, par V(r) = ρI / (2πr) (en supposant une propagation hémisphérique uniforme).
Si les deux pieds sont placés à r et r + d (d étant l'écart entre les pieds), la différence de potentiel entre eux vaut ΔV = ρI/(2π) × [1/r − 1/(r+d)]. Cette forme en 1/r implique que la valeur augmente fortement à mesure que r diminue, c'est-à-dire près du point d'impact. Cela justifie la recommandation de réduire d en joignant les pieds, pour diminuer ΔV.
Ce raisonnement est repris dans les normes de conception des mises à la terre des installations électriques et postes de transformation, sous forme de « tensions de contact et de pas admissibles », un sujet relevant du génie électrique et de la haute tension.
RechercheCe qui reste inconnu
- Comment la foudre démarre-t-elle réellement ? C'est un problème non résolu célèbre en électricité atmosphérique. La rupture diélectrique de l'air exige, en théorie, environ 3 millions de volts par mètre, mais le champ électrique mesuré dans les nuages d'orage est environ dix fois plus faible. Pourtant, la décharge se produit. L'hypothèse d'un déclenchement par les rayons cosmiques (rupture diélectrique par avalanche d'électrons relativistes) a été proposée, sans être tranchée. C'est un phénomène quotidien partout dans le monde, dont le mécanisme de démarrage reste incertain.
- Le point d'impact reste imprévisible. On peut observer l'approche d'un nuage d'orage, mais pas prévoir où tombera le prochain coup. C'est pourquoi la mesure de sécurité n'est pas « prévoir », mais « s'éloigner ».
- L'efficacité de la position accroupie est remise en question. La « position accroupie anti-foudre » était autrefois largement enseignée, mais les services météorologiques américains l'ont retirée de leurs recommandations vers 2008, estimant qu'elle « n'offre pas de protection significative tout en donnant une fausse impression de sécurité ». Au Japon, elle reste conseillée comme ultime recours, mais il est plus juste de la comprendre non comme « une posture qui sauve », mais comme « un geste de réconfort quand on ne peut vraiment rien faire d'autre ».
- La nature des éclairs en boule reste inconnue. Des témoignages de sphères lumineuses flottantes pendant les orages existent partout dans le monde, avec quelques observations fortuites, mais sans reproduction ni explication établie.
- La foudre hivernale de la mer du Japon est atypique à l'échelle mondiale. On y observe parfois des décharges d'énergie supérieure à celles de l'été, et des recherches sont menées notamment à cause des dégâts sur les éoliennes.
Autrement dit, la foudre, bien que familière, reste un sujet à la pointe de la recherche. Considérez le contenu de cet article comme « l'état actuel des connaissances ».
Liens avec les programmes scolaires (par niveau)
| Niveau | Matière / chapitre | Partie correspondante |
|---|---|---|
| Collège | Sciences : électricité statique et courant / propriétés du son / météorologie | Nature de la foudre, calcul du tonnerre et de la distance, cumulonimbus |
| Lycée | Physique-chimie : courant et tension / chaleur / ondes (vitesse du son) | Valeurs de tension et courant, raison du grondement prolongé |
| Lycée+ | Physique : champ et potentiel électrique / écrantage électrostatique (souvent en complément dans les manuels) | Rupture diélectrique, inefficacité du caoutchouc, sécurité d'une voiture |
| Université | Électricité atmosphérique, haute tension, génie électrique | Formule de la tension de pas, conception des mises à la terre, installations de protection |
| Recherche | Physique des décharges de foudre (non résolue) | Problème du déclenchement, prévision du point d'impact, réévaluation de la position accroupie, éclairs en boule, foudre hivernale |
| ― | Prévention et éducation à la sécurité | Se déplacer dès le tonnerre, bâtiment/voiture, numéro d'urgence et gestes de premiers secours |
- Explications de l'Agence météorologique japonaise (気象庁) sur la foudre, et notice d'utilisation du service de prévision à court terme de la foudre.
- Société japonaise d'électricité atmosphérique (日本大気電気学会), « Comment se protéger de la foudre » (森林総合研究所) (lignes directrices de sécurité) — distance par rapport aux arbres et poteaux, notion de zone de protection.
- U.S. National Weather Service, Lightning Safety (inclut le retrait de la recommandation de la « position accroupie anti-foudre »).
- Dwyer, J. R. & Uman, M. A., The physics of lightning, Physics Reports 534(4), 147–241, 2014 (problème du déclenchement de la foudre, rupture diélectrique par avalanche).
- Normes techniques relatives aux installations électriques et à la conception des mises à la terre (traitement des tensions de contact et de pas).
- Explications de la Société japonaise de médecine d'urgence (日本救急医学会) et d'autres organismes sur les premiers secours aux victimes de la foudre.
※ Les valeurs de tension, courant, 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 explication scientifique à destination du grand public. Pour vos décisions concrètes, suivez les annonces des services météorologiques officiels et les instructions des autorités locales, des pompiers ou des gestionnaires de site. Les valeurs chiffrées indiquées sont des repères pour comprendre les mécanismes.