Électrométéores : définition, types et exemples

Les électrométéores, ou météores électriques, sont des phénomènes atmosphériques qui impliquent l’interaction entre l’atmosphère terrestre et l’électricité. Ces événements peuvent se manifester de diverses manières sous forme de décharges électriques, allant des éclairs, y compris les curieux éclairs globulaires ou sphériques, et du tonnerre lors d’orages électriques, jusqu’aux aurores polaires et au Feu de Saint-Elme. Ces phénomènes influencent le climat et l’environnement local, mais peuvent aussi perturber le fonctionnement des appareils électriques.

Parmi les différents types d’électrométéores qui existent, nous en distinguons les suivants :

• Éclairs : l’un des électrométéores les plus répandus et connus, il se produit lorsque des charges électriques s’accumulent dans les nuages et à la surface terrestre, générant une décharge électrique intense visible sous forme de lumière et de son. De plus, il existe d’autres phénomènes moins connus mais tout aussi fascinants, comme les éclairs globulaires ou sphériques. Ces événements rares impliquent une sphère lumineuse de plusieurs mètres de diamètre qui se déplace dans l’air, accompagnée d’un bourdonnement électrique. Bien que leur origine exacte fasse encore l’objet d’études, on suppose que les éclairs globulaires seraient liés à des processus électriques dans l’atmosphère.
• Tonnerre : les orages électriques sont des ensembles de pluie, de vent et parfois de grêle, accompagnés d’électrométéores tels que les éclairs et le tonnerre, qui sont très fréquents dans de nombreuses régions du monde. Le tonnerre est un phénomène acoustique, c’est‑à‑dire le son qui accompagne les éclairs.
• Aurore polaire : un autre phénomène électrométéorologique sont les aurores, observées principalement dans les régions polaires. Les aurores, comme l’aurore boréale dans l’hémisphère nord et l’aurore australe dans l’hémisphère sud, sont causées par des particules chargées accélérées vers l’atmosphère terrestre par le vent solaire, interagissant avec les gaz atmosphériques et produisant de magnifiques spectacles lumineux.
• Feu de Saint‑Elme : pour finir, l’un des électrométéores les plus curieux est le Feu de Saint‑Elme, qui est une décharge électrique apparaissant sur des objets pointus, comme des mâts de navires, des pointes d’avions ou des bâtiments.

Ci‑après, nous détaillons davantage les caractéristiques des électrométéores de chaque type, en les contextualisant également avec les observations en France.

Les éclairs constituent un phénomène électrométéorologique qui se produit lorsque les étapes suivantes se déroulent :

1. Des charges électriques s’accumulent dans les nuages et à la surface terrestre.
2. Cette accumulation provient de processus de convection et de friction à l’intérieur des nuages lors du développement d’un orage. Les gouttes d’eau et les cristaux de glace se déplacent et entrent en collision, ce qui entraîne une séparation des charges : une zone de charge positive en haut du nuage et une zone de charge négative en bas.
3. Lorsque la différence de potentiel entre ces zones atteint un point critique, se produit une décharge électrique sous forme d’éclair. Cette décharge peut avoir lieu à l’intérieur du nuage (intra‑nuage), entre différents nuages (inter‑nuage) ou entre le nuage et la surface terrestre (nuage‑terre).

Lorsque un éclair se produit entre la nuage et la Terre, il suit généralement un chemin tortueux à travers l’air ionisé par le passage du courant électrique. Ce chemin d’ionisation crée un flash lumineux et caractéristique que nous voyons comme l’éclair. À mesure que le courant circule entre le nuage et la Terre, il chauffe l’air environnant à des températures extrêmement élevées, provoquant une expansion rapide et la génération d’une onde de choc que nous percevons comme le tonnerre.

Vous pouvez ici lire sur la différence entre éclair et foudre et sur les orages : ce qu’ils sont, comment ils se forment, leurs types et leurs conséquences.

Le tonnerre est le phénomène acoustique qui accompagne les éclairs lors d’un orage électrique. Il se produit en raison du rapide échauffement et de l’expansion de l’air environnant dû au passage du courant électrique dans le canal d’ionisation créé par l’éclair.

1. Lorsqu’un éclair produit une décharge électrique, il chauffe l’air à des températures extrêmement élevées, parfois supérieures à 30 000 degrés Celsius.
2. Cela provoque non seulement le chauffage, mais aussi l’expansion de l’air.
3. Cette expansion soudaine génère une onde de choc qui se propage dans l’atmosphère sous forme de son, que nous percevons comme le tonnerre.

La vitesse du son dans l’air est d’environ 343 mètres par seconde, ce qui signifie que l’écho du tonnerre se déplace à cette vitesse. On peut donc estimer la distance d’un éclair en comptant les secondes entre la vision de l’éclair et le bruit du tonnerre : pour environ trois secondes, l’éclair se situe à peu près à un kilomètre.

Pour en savoir plus sur ce que sont les tonnerres et comment ils se produisent, et sur le fait que les éclairs et le tonnerre soient-ils dangereux, vous pouvez consulter d’autres ressources sur les phénomènes météorologiques.

Les aurores polaires, également appelées aurores australes dans l’hémisphère sud et aurores boréales dans l’hémisphère nord, sont des phénomènes naturels d’une beauté spectaculaire qui se produisent dans les régions polaires de la Terre. Ces phénomènes résultent de l’interaction entre des particules chargées émises par le vent solaire et le champ magnétique terrestre. Vous pouvez découvrir ici ce qu’est le vent solaire et son impact sur la Terre et ce qu’est le champ magnétique terrestre ou la Magnéosphère : qu’est-ce que c’est, où se situe et quelle est sa fonction.

La formation des aurores suit ce processus :

1. Le vent solaire, composé principalement d’électrons et de protons chargés, s’écoule en permanence du Soleil vers l’espace.
2. Lorsque ces particules atteignent la magnétosphère terrestre, certaines sont canalisées vers les pôles le long des lignes du champ magnétique terrestre.
3. À mesure que ces particules chargées, principalement des électrons, entrent en collision avec les atomes et molécules de la haute atmosphere, comme l’oxygène et l’azote, transfèrent leur énergie à ces atomes et molécules.
4. Ces atomes et molécules excités émettent des photons de lumière lorsqu’ils reviennent à leur état d’énergie initial, créant ainsi les lumières brillantes et colorées des aurores. Les couleurs dépendent du type de gaz atmosphérique qui est excité et de l’altitude de l’interaction. Par exemple, l’oxygène produit des teintes vertes et rouges, tandis que l’azote produit des teintes bleues et violettes.

Vous pouvez approfondir ces informations sur les aurores polaires : ce qu’elles sont et comment elles se forment ici.

Le Feu de Saint-Elme est un phénomène météorologique qui se manifeste sous la forme d’une décharge électrique apparaissant sur des objets pointus exposés lors d’orages électriques, particulièrement sur les mâts des navires. Ce phénomène se produit ainsi :

1. Lorsqu’un courant électrique se forme entre un nuage chargé et un objet pointu, en raison d’une différence de potentiel électrique entre eux.
2. Le champ électrique dans l’air atteint un seuil qui provoque l’ionisation.
3. À ce moment, une courant électrique visible se manifeste sous forme d’une flamme ou d’une lumière bleuâtre qui semble danser sur l’objet pointu.

Le Feu de Saint‑Elme est plus fréquent pendant les orages violents en haute mer, où les bateaux sont plus susceptibles d’être frappés par la foudre. Cependant, il peut aussi se produire au sol sur des structures hautes et pointues.

Si vous souhaitez approfondir ce sujet, cet article illustre la variété des phénomènes atmosphériques et leur lien avec le climat et l’environnement.