La foudre ne tombe pas : elle monte depuis le sol

Un éclair entier passe en moins d'une demi-seconde et l'œil le reçoit comme un seul embrasement. Dans cette demi-seconde il y a un ordre, il est chronométré depuis 1934, et le tronçon que vous voyez vraiment n'est pas descendu du nuage : il est parti du sol et il est monté. La séquence ne se comprend qu'en la racontant de la fin au début.

Le dernier épisode est le scintillement. Un éclair entre le nuage et le sol n'est pas un flash : ce sont trois ou quatre décharges de suite dans le même canal, séparées d'environ quarante millièmes de seconde. Ce tremblement qui ressemble à un défaut de vos yeux est le compte réel des décharges, et c'est la seule chose de la séquence que la vue distingue.

Une décharge, de l'intérieur. Quand le canal touche le sol, la charge du sol y monte vers le nuage à environ 100 000 kilomètres par seconde, un tiers de la vitesse de la lumière, avec un courant de crête autour de 30 000 ampères. À cette vitesse, les deux kilomètres de canal sont parcourus en vingt millionièmes de seconde, et l'impulsion lumineuse qu'elle laisse en chaque point dure environ soixante-dix. On l'appelle décharge de retour, elle emporte presque tout le courant et presque toute la lumière, et elle va vers le haut.

Un millième de seconde plus tôt, l'accrochage. À quelques dizaines de mètres du sol, le champ électrique devient si violent que les objets d'en bas commencent à tirer vers le haut leurs propres fils d'air ionisé : un poteau, un lampadaire, la pointe d'un peuplier, l'épaule d'une personne. Le premier qui rejoint le fil qui descend du nuage —l'épisode suivant de ce compte à rebours— ferme le circuit, et cet objet est celui qui est frappé. La foudre ne l'a pas choisi de loin : il a gagné la course sur la dernière dizaine de mètres.

Avant cela, la descente, qui est la partie que personne ne voit. Du nuage sort le traceur par pas, un fil ténu et très ramifié qui avance par sauts d'une cinquantaine de mètres et qui ne donne presque pas de lumière. Les photographies lui mesurent une vitesse moyenne d'environ 150 kilomètres par seconde : il met un peu plus d'un centième de seconde à couvrir les deux kilomètres que la décharge de retour remontera ensuite en vingt millionièmes. Sept cents fois plus lentement, et dans le noir. Aucun œil ne sépare ce fil du flash qui vient derrière.

Et plus tôt encore, dans le nuage, un électron libre accéléré par le champ a heurté une molécule d'air, en a arraché un autre électron, et les deux en ont arraché deux de plus. C'est la première chose qui se produit et personne ne l'a jamais photographiée.

Celui qui a monté l'appareil pour vérifier l'ordre est Charles Vernon Boys, physicien anglais, en 1900 : un appareil à deux objectifs fixés sur un disque qui tourne. Si l'objet photographié bouge, la rotation l'étire sur le négatif et chaque phase tombe à un endroit différent de la plaque ; s'il ne bouge pas, on obtient une raie nette. Boys l'a braqué sur les orages pendant trois décennies et n'a presque jamais eu de chance. La chance est allée à Basil Schonland et H. Collens à Johannesburg, où l'été austral apporte un orage presque chaque après-midi. En 1934, ils publient dans les Proceedings of the Royal Society les premières images où l'on distingue les deux choses : le traceur qui descend par pas et, derrière, la décharge de retour qui monte. L'article s'intitule « Progressive lightning ». L'année suivante, avec D. J. Malan, ils publient la deuxième partie avec les durées mesurées une à une.

C'est réglé depuis quatre-vingt-dix ans et nous continuons à dire que la foudre tombe. L'œil ne sépare pas deux événements s'il y a entre eux moins de deux centièmes de seconde, et le flash de montée dure trois cents fois moins que ce seuil. Et la langue, plus vieille que l'appareil de Boys, ne pousse que dans un sens : la foudre tombe, elle est tombée sur le clocher.

Un paratonnerre, pour la même raison, n'attire rien depuis le nuage ; son travail est d'être l'endroit d'où part le fil de montée, plus tôt et mieux que le toit d'à côté, et c'est pourquoi il protège un cône autour de lui et non un rayon magique. Sur les structures très hautes, le cas extrême se produit aussi : l'éclair commence entièrement dans l'acier et monte vers le nuage sans que rien ne soit descendu avant. On les appelle décharges ascendantes, et la tour du Säntis, dans les Alpes suisses, instrumentée depuis 2010 à 2 500 mètres d'altitude pour les mesurer, enregistre dans ce sens l'immense majorité des éclairs qui la touchent : ils partent d'elle.