Quel est le plus long éclair jamais enregistré ?

« Le tonnerre est impressionnant », a écrit Mark Twain, « mais c’est la foudre qui fait le travail. » Quiconque a vu un orage comprendra ce qu’il voulait dire : la foudre est l’un des phénomènes les plus impressionnants de la nature, illuminant le ciel avec ses redoutables fourches.

Selon le Met Office britannique, la foudre frappe la planète jusqu’à 1,4 milliard de fois par an, soit environ 44 fois par seconde. Et c’est plus qu’un simple spectacle de lumière : la foudre joue un rôle essentiel dans le contrôle de l’équilibre électrique de la Terre; aide à fixer l’azote, aidant ainsi les plantes à pousser ; et peut même aider à nettoyer l’atmosphère des polluants.

Mais certains coups de foudre fonctionnent plus fort que d’autres. Alors que la plupart des éclairs mesurent de 3,2 à 4,8 kilomètres de long, certains éclairs vraiment colossaux crépitent parfois au-dessus de nos têtes, se frayant un chemin à travers des centaines de kilomètres de ciel. Mais quelle taille peut réellement atteindre la foudre ? Et faut-il s’inquiéter de ces gigantesques verrous ?

Comment la foudre est faite

La foudre se produit dans les nuages ​​d’orage lorsqu’une forte charge positive se développe dans une région du nuage et qu’une forte charge négative se développe dans une autre, créant des forces électriques entre elles.

« Un éclair est déclenché dans une région où les forces électriques sont extrêmement fortes », a déclaré Don MacGorman, physicien et chercheur principal au National Severe Storms Laboratory de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) dans l’Oklahoma. « Ils deviennent suffisamment puissants pour que l’air ne puisse plus supporter la force électrique et tombe en panne. »

Cela signifie que, à mesure que la force électrique augmente, elle décompose le pouvoir isolant de l’air, qui maintient généralement les zones de charges différentes séparées les unes des autres. Les chercheurs pensent que cela se produit parce que l’accumulation de la force électrique excessive commence à accélérer les électrons « libres » – ceux qui ne sont pas attachés à un atome ou à une molécule – dans l’air, faisant à leur tour tomber d’autres électrons de leurs atomes et molécules, a déclaré MacGorman. Ce processus continue, accélérant de plus en plus d’électrons. « Les scientifiques appellent ce processus une avalanche d’électrons, et c’est ce que nous entendons lorsque nous disons que l’air se décompose », a déclaré MacGorman.

Cela finit par créer un canal très chaud dans l’air qui agit comme un fil, dont les extrémités poussent vers l’extérieur vers les charges positives et négatives qui ont provoqué la panne. Le canal en croissance finit par connecter les charges positives et négatives, et lorsqu’il le fait, il déclenche l’immense courant électrique que nous connaissons sous le nom d’éclair.

« Considérez-le comme une étincelle géante qui s’est développée à travers le nuage », a déclaré MacGorman.

Parfois, la région inférieure d’un nuage, qui contient généralement une charge positive, n’a pas assez de charge à elle seule pour arrêter le canal. Ainsi, l’éclair continue de croître, s’étendant vers le bas vers le sol. Ce faisant, il attire une étincelle vers le haut du sol pour le rencontrer, déclenchant un éclair avec d’énormes courants électriques qui transportent une partie de la charge de la tempête vers le sol. Ces canaux nuage-sol sont ce que la plupart d’entre nous imaginent généralement lorsque nous pensons à la foudre – ces fourches vives qui frappent la Terre.

Le cloud est la limite

Mais quels facteurs limitent la taille de ces boulons massifs ? Les chercheurs tentent de répondre à cette question depuis des décennies. Verticalement, l’étendue d’un éclair est limitée par la hauteur d’un nuage d’orage, ou la distance entre le sol et son sommet, qui est d’environ 12 miles (20 km) à son plus haut.

Mais horizontalement, un vaste système de cloud offre beaucoup plus d’espace pour jouer. C’est là que les poids lourds opèrent leur magie.

En 1956, Myron Ligda, un météorologue du Texas, a utilisé un radar pour détecter un éclair s’étendant sur plus de 100 miles (160 km). À l’époque, il était reconnu comme le plus long éclair jamais enregistré. Depuis lors, les progrès de la technologie ont permis aux chercheurs de mesurer des éclairs beaucoup plus grands, et plus nombreux.

En 2007, des chercheurs ont identifié un boulon au-dessus de l’Oklahoma qui mesurait 200 miles (322 km) de long. Mais seulement une décennie plus tard, ce record a été effacé : en octobre 2017, les nuages ​​au-dessus du Midwest ont déclenché un éclair si énorme qu’il a illuminé le ciel au-dessus du Texas, de l’Oklahoma et du Kansas. S’étendant sur plus de 310 miles (500 km) à travers les trois États, la secousse était si sans précédent qu’un groupe de chercheurs a publié une étude à ce sujet dans la revue Bulletin de l’American Meteorological Society, la décrivant comme une  » mégaflash. » Ce fut l’un des plus grands éclairs jamais enregistrés.

Mais même ce flash a été dépassé. Heureusement, à Halloween 2018, un éclair au-dessus du Brésil s’est révélé plus tard avoir parcouru plus de 440 miles (709 km). Gardant les météorologues sur leurs gardes, le ciel a battu ce record en libérant un autre monstre le 29 avril 2020 – un mégaflash qui s’étendait du Texas au Mississippi, couvrant 477 miles (768 km).

Alors que la foudre a traditionnellement été observée à partir de systèmes au sol tels que les antennes et les radars, bon nombre de ces éclairs record sont désormais enregistrés à l’aide de satellites. L’un d’eux, appelé Geostationary Lightning Mapper, composé de capteurs sur deux satellites en orbite autour de la Terre, a permis de révéler l’énorme étendue de l’éclair d’octobre 2017, a déclaré MacGorman, auteur d’une étude sur cet ancien flash record. « Ce système réagit à la lumière émise par le sommet d’un nuage, nous voyons donc la lumière des éclairs et pouvons ensuite la cartographier, à peu près partout dans cet hémisphère », a déclaré MacGorman.

La fabrication des géants

Mais même avec ces aperçus visuels passionnants, les chercheurs ne sont toujours pas sûrs de la mécanique précise qui sous-tend des illuminations électriques aussi longues. La taille des nuages ​​est presque certainement un facteur; également requis, a déclaré MacGorman, certains « processus à méso-échelle – des flux de vent à grande échelle qui permettent à ce système d’être lié ensemble pour persister pendant une longue période ».

Avec la mise en scène de ces nuages ​​monstrueux, que se passe-t-il réellement en eux ? « Ces mégaflashs ressemblent à une séquence continue de décharges très rapprochées », a déclaré Christopher Emersic, chercheur qui étudie l’électrification des orages à l’Université de Manchester au Royaume-Uni.

Il émet l’hypothèse que si un système nuageux est fortement chargé sur une grande surface, une série de décharges peut se propager à travers celui-ci comme une ligne de dominos qui tombent. « Si les dominos sont tous mis en place sans trop d’écart, l’un en déclenche un autre dans une grande série de renversements », a déclaré Emersic. « Sinon, cela « échoue » et dans ce cas, vous n’obtiendrez qu’un éclair spatial plus petit plutôt qu’un mégaflash. »

Plus le nuage parent est grand, plus il y a de chances que la décharge continue de se propager – « d’où la raison pour laquelle les mégaflashs pourraient, en principe, être aussi grands que le nuage parent, si la structure de charge était propice », a déclaré Emersic.

Cela signifie également qu’il y a probablement des éclairs beaucoup plus gros que ce que nous avons déjà vu. « Les tempêtes peuvent devenir plus grosses que ceux que nous avons mesurés », a déclaré MacGorman.

Associé à des outils de détection plus sophistiqués, il est probable que les chasseurs de foudre continueront à trouver des boulons encore plus gros qui battent les records actuels et augmentent notre prise de conscience de ces immenses exploits naturels.

Source de préoccupation?

Malgré l’image apocalyptique qu’ils brossent, les mégaflashs ne sont pas nécessairement plus dangereux que la foudre ordinaire. « Un flash spatialement étendu ne signifie pas nécessairement qu’il transporte plus d’énergie », a déclaré Emersic.

Parce que les systèmes cloud dont ils sont issus sont si vastes, cependant, les frappes mégaflash peuvent être difficiles à prévoir. « De tels événements peuvent souvent conduire à des frappes au sol loin de la principale activité de foudre dans le noyau convectif », a déclaré Emersic. « Quelqu’un sur le terrain pourrait penser que la tempête est passée mais être surpris par l’une de ces décharges spatialement étendues apparemment venues de nulle part. »

Il est également possible que dans un monde qui se réchauffe, il y ait une augmentation des types de tempêtes qui donnent lieu à des mégaflashs, a déclaré Emersic. « Et donc, indirectement, cela peut rendre les conditions plus probables, augmentant ainsi leur fréquence. »

Pour l’instant, cependant, les mégaflashs ne sont pas si courants ; MacGorman estime qu’ils ne représentent qu’environ 1% de l’ensemble des éclairs. Néanmoins, des chercheurs comme lui continueront à chasser – et, sans aucun doute, à découvrir – des mastodontes encore plus grands pour nous émerveiller.