Des chercheurs de l'Institut national de recherche spatiale du Brésil (INPE), en partenariat avec des collègues aux États-Unis, Royaume-Uni et Afrique du Sud, ont enregistré pour la première fois la formation et la ramification de structures lumineuses par la foudre.

Analyser les images capturées par une caméra au super ralenti, ils ont découvert pourquoi les éclairs bifurquent et forment parfois ensuite des structures lumineuses interprétées par l'œil humain comme des scintillements.

L'étude a été soutenue par la Fondation de recherche de São Paulo—FAPESP. Un article décrivant ses résultats est publié dans Rapports scientifiques .

"Nous avons réussi à obtenir la première observation optique de ces phénomènes et à trouver une explication possible à la ramification et au scintillement, " Marcelo Magalhães Fares Saba, chercheur principal du projet, Raconté. Saba est chercheur au sein du Groupe Électricité Atmosphérique (ELAT) de l'INPE.

Les chercheurs ont utilisé des caméras vidéo numériques ultra-rapides pour enregistrer plus de 200 flashs ascendants pendant les orages d'été à São Paulo (Brésil) et Rapid City, Dakota du Sud (États-Unis) entre 2008 et 2019. Les éclairs vers le haut partent du sommet d'un grand bâtiment ou d'une autre structure au sol et se propagent vers le haut jusqu'au nuage sus-jacent.

Les éclairs ascendants qu'ils ont enregistrés ont été déclenchés par des décharges de foudre nuage-sol chargées positivement, qui sont beaucoup plus fréquents, comme décrit par le même groupe de recherche INPE dans une étude précédente.

"La foudre vers le haut prend naissance au sommet d'une tour ou du paratonnerre d'un gratte-ciel, par exemple, lorsque le champ électrique de l'orage est perturbé par une décharge nuage-sol jusqu'à 60 kilomètres, " dit Saba.

Bien que les conditions de l'étude aient été très similaires au Brésil et aux États-Unis, des structures lumineuses ont été observées en seulement trois éclairs vers le haut, enregistré aux États-Unis. Celles-ci ont été formées par une décharge leader positive se propageant vers la base du nuage.

« L'avantage d'enregistrer des images de foudre vers le haut est qu'elles nous permettent de voir toute la trajectoire de ces leaders positifs du sol à la base du nuage. Une fois à l'intérieur du nuage, on ne les voit plus, " dit Saba.

Les chercheurs ont découvert qu'une décharge de faible luminosité avec une structure ressemblant à un pinceau se forme parfois à la pointe du leader positif. "Nous avons observé que cette décharge, souvent appelée brosse corona, peut changer de direction, divisé en deux, et définir le chemin de l'éclair et la façon dont il se ramifie, " dit Saba.

Lorsqu'un flash ascendant se branche avec succès, il peut procéder à gauche ou à droite. Lorsque le branchement échoue, la brosse corona peut donner naissance à des segments très courts aussi brillants que le leader lui-même. Ces segments apparaissent pour la première fois quelques millisecondes après la division du pinceau corona, et pulser alors que le leader se propage vers le haut vers la base du nuage, les vidéos montrent.

"Les scintillements sont des tentatives infructueuses récurrentes de démarrer une branche, " Saba a dit, ajoutant que les scintillements peuvent expliquer pourquoi de multiples décharges de foudre sont fréquentes, mais d'autres études sont nécessaires pour vérifier cette théorie.