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, aucun problème. Mais dès qu'il y a de la foudre, l'arbre devient l'un des endroits les plus dangereux qui soient. La foudre ne s'arrête pas à l'arbre : de là, elle bondit sur le côté.
Une soirée d'été, dans un parc ou sur un terrain de sport. Le ciel s'assombrit soudain, 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, la pluie n'atteint pas le sol en dessous. N'importe qui a envie d'y courir. Et beaucoup le font.
Or, si l'on parcourt les récits d'accidents mortels dus à la foudre, on retrouve sans cesse la même phrase : « la victime s'abritait sous un arbre ». L'arbre protège de la pluie, mais pas de la foudre. Pire : il l'attire.
L'électricité qui frappe l'arbre, en descendant le long du tronc, saute latéralement vers la personne qui se trouve à proximité. C'est ce qu'on appelle l'éclair latéral. Même si la foudre ne tombe pas directement sur vous, elle peut vous atteindre ainsi.
Dans un espace dégagé, l'arbre est le point le plus élevé. La foudre choisit de préférence les points hauts. Se mettre sous un arbre, c'est se placer juste sous le point d'impact probable.
Ces deux dangers se cumulent. On s'approche, à distance de rebond, d'un endroit choisi par la foudre parce qu'il est haut. Voilà ce qu'est le dessous d'un arbre.
Raison n° 1 : la foudre cherche le « chemin le plus court » et bondit
La foudre est une décharge brutale de l'électricité accumulée entre le ciel et le sol. Le courant emprunte toujours le chemin le plus facile.
Le tronc d'un arbre, en réalité, ne conduit pas très bien l'électricité. Si la surface est mouillée, c'est encore un peu mieux, mais l'intérieur reste du bois gorgé d'eau. Le corps humain, lui, est fait presque entièrement d'eau salée et conduit bien mieux l'électricité que le bois.
Si une partie du courant qui descend l'arbre trouve que « la personne conduit mieux », elle franchit d'un bond quelques dizaines de centimètres à quelques mètres d'air pour rejoindre le corps. C'est l'éclair latéral. Même si la foudre ne vous frappe pas directement, il suffit qu'elle tombe sur l'arbre voisin pour que cela se produise.
Un paratonnerre est sûr parce qu'après avoir capté la foudre, un gros câble métallique la conduit à coup sûr jusqu'au sol. Son rôle n'est pas d'« éviter d'attirer » la foudre, mais de « l'évacuer en toute sécurité ».
L'arbre, lui, n'a pas ce chemin d'évacuation. Il attire la foudre, un point c'est tout, puis le courant se répand au hasard. C'est pour cela qu'il bondit vers la personne la plus proche.
Raison n° 2 : même arrivée au sol, l'électricité reste dangereuse
L'électricité qui atteint le sol par l'arbre ne disparaît pas pour autant. Elle se propage de façon radiale autour du point d'impact.
Plus on est près du point de chute, plus le courant est intense ; plus on s'en éloigne, plus il faiblit. Autrement dit, l'intensité électrique diffère selon l'endroit du sol où l'on se trouve.
Imaginez maintenant que vous vous teniez avec un pied devant et un pied derrière. L'intensité électrique du sol n'est pas la même sous le pied avant et sous le pied arrière. Cette différence fait alors entrer le courant par un pied, traverser le corps, et ressortir par l'autre pied. 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 plus souvent tués par la foudre. C'est la même logique pour l'être humain : en gardant les pieds joints, on réduit la différence entre les deux points, et donc le courant qui traverse le corps.
Elle bondit depuis l'arbre et se propage à travers le sol.
Alors, que faire ?
- Si vous entendez le tonnerre, c'est déjà dangereuxSi le tonnerre est audible, la foudre peut déjà tomber près de vous. Il n'existe pas de « c'est encore loin, donc pas de risque ». 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 ou un train. Même une maison en bois vaut largement mieux que l'extérieur. À l'intérieur, éloignez-vous un peu des murs, des appareils électriques et des robinets.
- Ne restez pas près d'un arbre haut, d'un poteau ou d'un pylôneTant que l'orage gronde, évitez ces structures. Si vraiment aucun abri n'existe, éloignez-vous d'elles d'au moins quelques mètres (le plus possible) et accroupissez-vous, pieds joints. Mais ceci reste un dernier recours, pas un lieu sûr. Considérez-le comme une solution d'attente, en chemin vers un abri.
- « Des bottes en caoutchouc ou un imperméable protègent de la foudre » — Faux. La tension de la foudre traverse sans effort quelques centimètres de caoutchouc. Face à des centaines de millions de volts, le caoutchouc ne sert à rien comme isolant.
- « Porter du métal attire davantage la foudre » — Faux. 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 néanmoins chauffer et provoquer des brûlures.
- « La voiture protège grâce à ses pneus en caoutchouc » — Faux. Ce qui protège, c'est la carrosserie métallique, qui conduit le courant vers l'extérieur. C'est pourquoi une décapotable, une moto ou un vélo ne sont pas sûrs.
- « La foudre ne tombe jamais deux fois au même endroit » — Faux. La foudre privilégie les points hauts, et frappera donc autant de fois que nécessaire un endroit propice. Un lieu déjà touché est même plus susceptible de l'être à nouveau. La tour de Tokyo Skytree, par exemple, est frappée chaque année, à plusieurs reprises.
- « Sous un arbre, tant qu'on s'éloigne du tronc, ça va » — Insuffisant. S'éloigner réduit le risque, mais évitez tout simplement de choisir de vous mettre sous un arbre.
Toucher une personne foudroyée ne fait pas courir de risque d'électrocution à celui qui la touche. Le corps humain ne conserve pas d'électricité. N'hésitez pas à vous approcher.
- Appelez immédiatement les secours (en France, le 15 ou le 112) et précisez qu'il s'agit d'une victime de la foudre
- En l'absence de respiration ou de réaction, commencez le massage cardiaque. Utilisez un défibrillateur (DAE) si disponible
- Même en cas d'arrêt cardio-respiratoire après une foudroiement, des gestes de premiers secours appropriés peuvent sauver la victime
- Mais si l'endroit reste dangereux, mettez-vous d'abord en sécurité. La foudre peut retomber au même endroit.
La lumière et le son permettent d'estimer la distance
- Dès que l'éclair est visible, commencez immédiatement à compter les secondes
- Arrêtez de compter quand le tonnerre se fait entendre
- Le nombre de secondes divisé par 3 donne la distance approximative (en kilomètres). 3 secondes ≈ 1 km, 9 secondes ≈ 3 km
La lumière arrive presque instantanément, tandis que le son ne parcourt qu'environ 340 mètres par seconde. Ce calcul exploite cet écart. Cependant, ne l'utilisez jamais pour vous dire « c'est loin, donc c'est sûr ». Un nuage d'orage se déplace en quelques minutes, et la foudre peut tomber loin du bord apparent 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
Se mettre sous un arbre n'est pas dangereux simplement parce que « ce n'est pas fait pour s'abriter de la pluie ». C'est parce que trois phénomènes se superposent au même endroit : ① l'arbre, étant le point le plus haut alentour, est choisi par la foudre ; ② l'électricité qui tombe bondit vers la personne ; ③ elle se propage ensuite à travers le sol.
Dès que vous entendez le tonnerre, dirigez-vous vers un bâtiment ou une voiture, pas vers un arbre.
Ce simple réflexe suffit à prévenir la plupart des accidents.
Si l'éclair ne tombe pas en ligne droite mais en zigzag, c'est justement parce que l'électricité se fraie un chemin au fur et à mesure de sa progression. C'est aussi pour cela qu'on ne peut pas prévoir à l'avance l'endroit où elle va frapper. Nous l'expliquons en détail dans « Pourquoi l'éclair ne tombe-t-il pas en ligne droite, mais en zigzag ? ».
Pour aller plus loin ― vocabulaire, formules et liens avec les manuels scolairesDu collège aux sujets encore en recherche : le niveau de chaque partie est indiqué
- CollègeProgramme de sciences du collège
- LycéeProgramme de « physique de base » au lycée
- Lycée+Programme de « physique » avancé du lycée, ou contenu complémentaire des manuels
- UniversitéContenu non enseigné au lycée, matière spécialisée universitaire (électricité atmosphérique, haute tension)
- RechercheSujet qui n'est même pas enseigné comme « établi » à l'université : une question encore en cours d'étude par les chercheurs
CollègeVocabulaire : les mots de la foudre
- Éclair latéral : le phénomène décrit plus haut, où le courant bondit de l'arbre vers une personne. En anglais, side flash. Il est considéré comme la principale cause d'accidents sous les arbres.
- Tension de pas : la différence de tension qui apparaît entre les deux pieds à cause de l'électricité qui se propage dans le sol. En anglais, step voltage.
- Coup de foudre direct : la foudre qui frappe directement une personne ou un objet.
- Zone dite « protégée » : la zone proche d'un objet élevé où le risque de coup de foudre direct est réputé plus faible. Cela suppose toutefois d'être suffisamment éloigné de cet objet ; l'espace directement sous un arbre n'en fait pas partie.
- Paratonnerre : un dispositif qui capte la foudre et la conduit sans risque vers le sol grâce à un gros câble. Il ne prévient pas la foudre, il lui offre un chemin.
CollègeLycéeLa foudre : une « très grande » électricité statique
Frotter une règle en plastique sur ses cheveux et les voir se dresser : c'est de la même famille que la foudre. Seule l'échelle diffère. Cette petite électricité statique peut d'ailleurs, elle aussi, provoquer un incendie selon les circonstances (l'électricité statique lors du plein d'essence).
Dans un nuage d'orage, des courants ascendants font s'entrechoquer violemment des cristaux de glace et des grêlons. Ces chocs provoquent des échanges de charges électriques entre particules : les particules légères montent, les lourdes descendent. Il en résulte une accumulation de charges différentes en haut et en bas du nuage — le même principe que la règle et les cheveux, mais à l'échelle d'un nuage.
Quand la charge accumulée dépasse une certaine 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 ce phénomène le claquage diélectrique.
LycéeVérification 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 elle est proche. Ni montre ni instrument nécessaires.
Distance = vitesse du son × temps écoulé
| Distance | Écart jusqu'à la foudre [m] |
| Vitesse du son | environ 340 m/s |
| Temps écoulé | secondes entre l'éclair et le tonnerre |
La lumière arrive presque instantanément, donc on peut considérer l'instant où l'on voit l'éclair comme « l'instant où la foudre est tombée ». Il suffit ensuite de compter le délai avant que le son n'arrive.
En comptant lentement « un, deux, trois », on obtient une bonne estimation du nombre de secondes. Ce calcul ne nécessite absolument aucun instrument. C'est là tout son intérêt.
| 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, retenez : « secondes × 340 m », soit environ 1 km pour 3 secondes.
On a envie de se dire : « 10 secondes, donc 3,4 km, on est tranquille ». C'est précisément l'erreur que cet article veut corriger.
Le prochain éclair ne tombera 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 frapper n'importe où à l'intérieur. Si un éclair vient de tomber à 3,4 km, cela veut dire que vous êtes déjà sous ce nuage, ou juste à côté.
| Tonnerre entendu = distance jusqu'à la foudre | au maximum environ 340 × 30 = 10200 m |
| Étendue d'un nuage d'orage capable de produire des éclairs | de l'ordre de 10 km |
| Conclusion | 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, quelle que soit la distance estimée, réfugiez-vous immédiatement dans un bâtiment ou une voiture.
Et il est largement recommandé de ne pas ressortir avant environ 30 minutes après le dernier coup de tonnerre. Même si le bruit cesse, le nuage peut encore être au-dessus de vous.
Connaître l'ordre de grandeur permet de comprendre pourquoi le dessous d'un arbre est dangereux. On estime cela avec Énergie = tension × courant × durée.
| Tension | environ 100 millions de V = 10⁸ V |
| Courant | environ 30 000 A = 3 × 10⁴ A |
| Durée du passage du courant | environ 0,0001 s = 10⁻⁴ s |
| En multipliant | 10⁸ × 3 × 10⁴ × 10⁻⁴ = 3 × 10⁸ J |
| Chaleur pour élever 1 tonne d'eau (1000 kg) de 1 °C | 4,2 × 1 000 000 = 4 200 000 J |
| De combien de °C peut-on élever 1 tonne d'eau ? | 300 000 000 ÷ 4 200 000 ≈ 71 °C |
De quoi élever d'un coup 1 tonne d'eau de 71 °C, libéré en un dix-millième de seconde. En frappant un arbre, l'eau contenue dans le tronc se vaporise instantanément, et l'arbre lui-même se fend.
Et sur son trajet vers le sol le long de l'arbre, l'électricité peut bondir vers une personne proche (l'éclair latéral). On ne doit jamais choisir le dessous d'un arbre simplement parce qu'il évite la pluie. Réfugiez-vous d'abord dans un bâtiment ou une voiture. La section suivante explique la marche à suivre si ce n'est pas possible.
※ La tension, le courant et la durée varient fortement d'un éclair à l'autre ; les valeurs ici ne donnent qu'un ordre de grandeur représentatif.
LycéeLa foudre en chiffres
| Tension | de l'ordre de 100 millions de volts (le secteur domestique : 100 V au Japon) |
| Courant | de l'ordre de 30 000 ampères (un disjoncteur domestique : environ 30 A) |
| Durée du passage du courant | de l'ordre du 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 éclair varie fortement d'une occurrence à l'autre. Les valeurs ci-dessus sont indicatives.
L'origine du grondement du tonnerre s'explique aussi par ces chiffres. Quand le canal de décharge est chauffé instantanément à 30 000 °C, l'air environnant se dilate de façon explosive. Cette onde de choc, en se propageant, devient le son du tonnerre. S'il gronde longuement, c'est que le canal de décharge s'étend sur plusieurs kilomètres, et que le son des parties proches et celui des parties lointaines mettent des temps différents à arriver.
Lycée+Pourquoi le caoutchouc ne protège-t-il pas ?
La capacité d'un isolant à arrêter l'électricité dépend de la tension qu'il peut supporter. L'air se claque à environ 30 000 volts par centimètre (ordre de grandeur en air sec). Le caoutchouc résiste un peu mieux, mais pas de façon spectaculairement différente.
La tension de la foudre atteint des centaines de millions de volts. Elle dépasse de très 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 représentent aucun obstacle.
La voiture, elle, est sûre non pas grâce à l'isolation, mais parce qu'elle est entourée d'un conducteur. À l'intérieur d'une boîte métallique, le courant circule à la surface extérieure et n'affecte presque pas l'intérieur. Cette propriété s'appelle le blindage électrostatique, connue aussi sous le nom de cage de Faraday. Les pneus en caoutchouc n'y sont pour rien.
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 peut s'exprimer, avec ρ la résistivité du sol, approximativement par V(r) = ρI / (2πr) (en supposant une propagation uniforme hémisphérique).
Si les deux pieds se trouvent en r et r + d (d étant la longueur du pas), la différence de potentiel entre les pieds vaut ΔV = ρI/(2π) × [1/r − 1/(r+d)]. Cette formule ayant la forme d'une différence en 1/r, elle croît fortement quand on se rapproche du point d'impact (r petit). C'est pourquoi réduire le pas d, c'est-à-dire garder les pieds joints, diminue ΔV.
Ce principe est repris dans les normes de conception de mise à la terre des installations électriques et des postes de transformation, sous forme de « valeurs admissibles de tension de contact et de tension de pas » ; il relève du génie électrique et de la haute tension.
RechercheCe qu'on ignore encore
- Pourquoi la foudre commence-t-elle, au juste ? C'est une question célèbre et non résolue 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 environ dix fois plus faibles. Pourtant, la décharge se déclenche. Des hypothèses comme le déclenchement par rayons cosmiques (claquage par emballement) ont été proposées, sans conclusion définitive. Un phénomène qui se produit chaque jour partout dans le monde, mais dont on ne connaît toujours pas exactement le déclenchement.
- On ne peut toujours pas prévoir où elle va tomber. On peut observer l'approche d'un nuage d'orage, mais pas prédire à l'avance le point précis du prochain impact. C'est pourquoi les mesures de sécurité ne reposent pas sur la « prévision », mais sur « s'éloigner du lieu ».
- L'efficacité de la posture accroupie est remise en question. Autrefois enseignée comme une posture standard, elle a été retirée des recommandations par les services météorologiques américains vers 2008. La raison : « elle n'offre pas de protection significative, tout en donnant une fausse impression de sécurité ». Au Japon, elle reste présentée comme un dernier recours, mais il faut la comprendre exactement pour ce qu'elle est : non pas « une posture qui sauve », mais « une mesure de réconfort quand il n'y a vraiment rien d'autre à faire ».
- La nature de la foudre en boule reste inconnue. Des témoignages de sphères lumineuses flottant pendant les orages existent partout dans le monde, et quelques observations fortuites ont été enregistrées, mais le phénomène n'a été ni reproduit ni expliqué.
- La foudre hivernale de la côte japonaise donnant sur la mer du Japon est un cas exceptionnel 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 causés aux éoliennes.
Autrement dit, la foudre, bien que familière, reste aujourd'hui encore un sujet de recherche de pointe. Considérez le contenu de cet article comme « ce que l'on sait actuellement ».
Liens avec les programmes scolaires (par niveau)
| Niveau | Matière / chapitre | Section 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 de base : courant et tension / chaleur / ondes (vitesse du son) | Valeurs de tension et courant, pourquoi le tonnerre gronde longuement |
| Lycée+ | Physique : champ et potentiel électriques / blindage électrostatique (souvent en complément dans les manuels) | Claquage diélectrique, pourquoi le caoutchouc ne protège pas, pourquoi la voiture est sûre |
| Université | Électricité atmosphérique / haute tension / génie électrique | Formule de la tension de pas, conception de la mise à la terre, installations de protection contre la foudre |
| Recherche | Physique des décharges de foudre (non résolue) | Le problème du déclenchement, la prévision du point d'impact, la réévaluation de la posture accroupie, la foudre en boule, la foudre hivernale |
| ― | Prévention et éducation à la sécurité | Se déplacer dès que l'on entend le tonnerre, rejoindre un bâtiment ou une voiture, appel des secours et gestes de premiers secours |
- Explications de l'Agence météorologique japonaise (気象庁, Kishō-chō) sur la foudre, et guide d'utilisation du service de prévision immédiate de la foudre.
- Société japonaise d'électricité atmosphérique (日本大気電気学会, Nihon Taiki Denki Gakkai), « Se protéger de la foudre » (recommandations de sécurité) : distance par rapport aux arbres et poteaux, notion de zone protégée.
- U.S. National Weather Service, Lightning Safety (inclut l'historique du retrait de la posture accroupie des recommandations).
- Dwyer, J. R. & Uman, M. A., The physics of lightning, Physics Reports 534(4), 147–241, 2014 (problème du déclenchement de la foudre, claquage par emballement).
- Normes techniques relatives aux installations électriques et à la conception de la mise 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, Nihon Kyūkyū Igakukai) et d'autres organismes, sur les gestes de premiers secours pour les 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 représentatifs généralement cités.
※ Cet article est une vulgarisation scientifique destinée au grand public. Pour toute décision pratique, suivez les annonces de l'Agence météorologique et les consignes des autorités locales, des pompiers ou des gestionnaires sur place. Les valeurs indiquées ne servent qu'à comprendre les mécanismes en jeu.