Oui, la foudre peut aussi partir de la terre. Au sommet de l’Empire State Building, des ingénieurs ont établi dès les années 1930 que certains éclairs naissent de la pointe de la tour et montent vers le nuage, à l’inverse de l’image habituelle. On les appelle des éclairs « montants ».

Cette découverte a été publiée en février 1939.

Une tour de 443 mètres sur le chemin des orages

Le chantier court de mars 1930 au 1er mai 1931, soit environ 410 jours de travaux, un peu plus d’un an. L’ossature d’acier grimpe de 4,5 étages par semaine, ce qui représente un étage toutes les 37 heures environ. Le 1er mai 1931, un bouton pressé depuis Washington allume pour la première fois les lumières de la tour.

Le résultat compte 102 étages. Le toit culmine à 381 mètres et l’antenne porte le total à 443 mètres, soit une bonne centaine de mètres de plus que la tour Eiffel. Pour atteindre le 102e étage à pied, il faut gravir 1 860 marches. La façade, elle, aligne 6 514 fenêtres.

Le poids de l’ouvrage donne le vertige : 365 000 tonnes d’ensemble et plus de 7 millions d’heures de travail, soit près de 800 ans pour un seul ouvrier qui ne s’arrêterait jamais.

Une structure de cette taille reçoit la foudre à intervalles réguliers. Le propriétaire de la tour et les services de gestion des urgences de la ville de New York retiennent le même chiffre, environ 25 coups par an en moyenne. Cela représente un impact tous les 15 jours environ, même si les orages concentrent les chocs sur quelques épisodes seulement.

Lors d’un même orage, la tour a encaissé 8 coups en 24 minutes.

1935 : une caméra rapide braquée sur la pointe

Dès 1935, des ingénieurs d’un groupe électrique américain décident de profiter de ce paratonnerre géant pour étudier la foudre. Ils photographient les éclairs qui frappent la tour avec une caméra à défilement rapide, capable de décomposer un phénomène qui dure une fraction de seconde. Ils enregistrent en parallèle les courants qui traversent la structure. Jusqu’à la fin de 1937, ils réunissent 62 éclairs photographiés et 99 enregistrements de courant.

Sur ces enregistrements, 20 ont été pris en même temps que la photographie du même éclair. L’intérêt est considérable : on peut associer à un trait lumineux sa signature électrique, et relier ce que l’œil voit à ce que le courant fait réellement.

C’est dans ce matériel que les chercheurs repèrent un comportement inattendu. Certains éclairs ne descendent pas du nuage : ils partent du sommet de la tour et montent vers lui, par des traceurs ascendants. Les résultats paraissent en février 1939 dans une revue scientifique, au volume 227, de la page 149 à la page 217, soit 69 pages de mesures et d’analyses.

Les premières données remontaient à 1935, quatre ans plus tôt.

Le même travail montre aussi que les courants qui se prolongent après le choc initial se comportent comme un arc à courant continu. C’est un détail technique, mais il compte pour qui conçoit des installations censées résister à ces décharges. L’étude ne se limitait donc pas à une curiosité visuelle : elle documentait la physique du coup de foudre, vu de près et depuis le haut d’un bâtiment.

Une idée tenace veut que la pointe métallique d’un bâtiment aille chercher la foudre. La tige ne fait que conduire le courant jusqu’au sol, par un chemin que l’on a prévu pour lui. Plus un édifice domine son environnement, plus il a de chances d’être touché, et c’est pourquoi les grandes structures reçoivent une tige et un câblage de mise à la terre.

Les éclairs montants de l’Empire State Building montrent qu’une décharge peut naître de la structure elle-même. Elle ne tombe pas toujours d’en haut sur un bâtiment passif. La tour, avec sa hauteur et son antenne, participe au phénomène, et la mesure de 1935 à 1937 l’a établi sur des images et des courbes, pas sur une hypothèse.

Le chiffre de 25 coups par an reste une moyenne. Selon la manière de compter, les estimations vont d’environ 10 par an, quand on s’appuie sur des réseaux de détection, jusqu’à 100 par an.

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Sources : scienceblog.com | ieeexplore.ieee.org