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Les dangers de la foudre en montagne
PAR ALVIN E. PETERSON
Avec 8 figures Bien que les statistiques montrent que la foudre n' est pas un des dangers majeurs de l' alpinisme, le nombre des accidents justifie un examen du sujet. Les alpinistes se trouvent fréquemment sur des sommets ou des arêtes, qui sont particulièrement exposés à des décharges électriques, parce que les montagnes contribuent à la formation des courants ascendants et des nuages de pluie générateurs de la foudre, et que les pointes favorisent les décharges.
Le grimpeur peut prendre certaines mesures de protection et celles-ci doivent être mieux connues.
Causes et nature de la foudre Le phénomène de la foudre s' apparente à celui de la charge d' un corps humain par temps très sec. Il suffit par exemple de frotter les pieds sur un tapis pour séparer des charges électriques positive et négative qui, jusque-là, se neutralisaient mutuellement. Le tapis se charge positivement, et le corps humain gagne un surplus de charge négative, ce qui peut créer une différence de potentiel de plusieurs milliers de volts par rapport à un corps voisin neutre, tuyau d' eau ou autre personne. En approchant le doigt d' un corps non chargé, on provoque une étincelle, le passage d' un courant et une légère secousse.
La foudre est également causée par la séparation des charges, cette fois entre deux parties d' un même nuage, ou entre nuage et terre. De nombreux travaux ont étudié la génération des charges et leur séparation massive, mais le processus exact est encore incertain. Il semble que la séparation soit due à l' action des courants verticaux sur les gouttelettes de pluie; la congélation, qui peut produire également cette séparation, entre probablement en jeu. Quel que soit le mécanisme, certaines parties du nuage acquièrent une grande différence de potentiel par rapport aux autres ou à la terre.
1 Avec les aimables autorisations des rédactions de l' American Alpine Journal et de la Montagne et alpinisme, nous publions cet article fort intéressant qui a paru dans les deux revues et fut adapté en français par MM. Pierre Henry et Jacques Teissier du Cros. Les dessins sont de M. Tom Culverwell.
Les ascendances qui semblent nécessaires pour produire un orage électrique sont presque toujours d' origine thermique; elles sont provoquées le plus souvent par les échauffements inégaux de zones adjacentes du sol par le soleil: différences d' absorption et réflexion par la terre, le rocher ou la végétation, présence de lacs ou de névés, ombre des nuages. Les orages ainsi engendrés sont du type de chaleur ou de convection. Les orages frontaux sont ainsi nommés parce qu' ils se créent sur l' aile marchante d' un front chaud ou froid. L' orage produit par la pente d' une montagne est parfois appelé orographique ou de montagne. Une pente soulève une masse d' air en mouvement horizontal, comme c' est le cas pour un front chaud. Les hétérogénéités de la surface ou de la couverture du sol énumérées ci-dessus sont fréquentes en montagne et peuvent également engendrer les ascendances thermiques et la foudre.
Pour que l' éclair se produise entre le nuage et le sol, il faut un gradient de potentiel assez élevé pour créer un amorçage progressif ou l' ionisation d' un chenal aérien entre nuage et sol. L' air est d' ordinaire un bon isolant, mais soumis à un champ électrique intense ou à un gradient de potentiel localement élevé, il s' ionise et devient conducteur.
En d' autres termes, un courant électrique prendra naissance entre nuage et sol, si l' air est soumis à un gradient de potentiel, ou différence de potentiel par unité de longueur, suffisamment élevé. Le gradient nécessaire pour le début de la décharge dans l' air d' un corps chargé est d' envi 30000 volts par centimètre. Sur un long parcours, comme celui d' un éclair, le gradient moyen nécessaire pour assurer la propagation de la décharge est probablement de l' ordre de 5000 volts par centimètre.
Si une aspérité conductrice pointe du sol vers le nuage chargé, le champ électrique est renforcé autour de ce point, au détriment des surfaces voisines moins saillantes. Une telle pointe provoque ainsi l' ionisation de l' air ou même un effluve électrique et, en quelque sorte, attire l' éclair. C' est le ZONE ABRITÉE DE L' IMPACT DIRECT Figure 1 principe du paratonnerre destiné à recevoir la décharge qui, sans lui, frapperait le toit d' un édifice. Un sommet pointu ou une arête saillante jouent le même rôle. Un alpiniste dressé sur ce sommet ou cette arête recevra de même la décharge. Mais s' il est près ( pas trop ) et bien au-des-sous d' une telle aspérité, il se trouvera protégé contre l' atteinte directe de la foudre: le point d' impact préférentiel de l' éclair sera le point le plus haut. Le risque majeur résiduel viendra alors des courants de terre, dont on parlera plus loin.
L' étendue de la zone protégée contre l' impact direct ( figure 1 ) peut être déduite de l' expérience des paratonnerres: le ressaut ou la saillie doivent dominer de cinq à dix fois la hauteur du sujet, et celui-ci doit se tenir à une distance horizontale du ressaut au moins égale à sa propre hauteur: trop près il risque de servir de dérivation au trajet de la foudre. De même, il faut éviter de se protéger sous un surplomb: celui-ci constitue une discontinuité de parcours pour le courant et le cheminement préférentiel peut fort bien passer par le rebord du surplomb et le corps du sujet ( figure 2 ). En résumé, au pied d' un ressaut de quinze mètres on est à peu près à l' abri d' un impact direct de la foudre dans la zone comprise entre deux et quinze mètres de son pied; la protection contre les courants de sol sera examinée plus loin.
Bon Figure 2 Dans un orage électrique, c' est généralement le point le plus élevé qui est frappé, mais ce n' est pas toujours le cas, car cela dépend beaucoup des positions respectives de la partie chargée du nuage et de l' éminence terrestre: un nuage chargé peut se trouver au-dessous d' un sommet et alors une pointe secondaire, sur les flancs de celui-ci, peut amorcer la décharge: de même l' extrémité d' une arête, détachée d' un sommet, peut facilement attirer la foudre. L' assimilation aux paratonnerres est d' ailleurs sujette à caution: un paratonnerre est un très bon conducteur métallique, de géométrie définie, tandis qu' un pic montagneux est un médiocre conducteur de structure variable et difficile à analyser: les deux ne sont pas identiques. Les comparaisons faites sont forcément des généralisations, mais elles offrent une analogie acceptable dans la majorité des cas.
Sous certaines conditions, il est possible que l' apparition d' effluves localisés évacue les charges aussi vite qu' elles se forment et empêche ainsi la foudre d' éclater, mais cela ne peut être prédit. Celui qui se trouve pris dans un orage électrique ne doit pas trop compter sur l' éventualité d' un tel phénomène!
La décharge sur une eminence de l' air soumis à une différence de potentiel élevée produit des craquements dus aux effluves. Si l' obscurité est suffisante, on voit une lueur bleuâtre, de jour on entend seulement le bruit: c' est ce bruissement que l'on entend quand on se coiffe par temps très sec avec un peigne en matière isolante. Les électriciens nomment cette lueur: effet corona; les marins, plus poétiques, l' ont baptisée feu Saint-Elme. Si la saillie en question est la tête d' un homme - et s' il n' est pas chauve - ses cheveux se dressent et crissent.
Maints alpinistes ont observé de tel effluves en montagne, alors même que les plus proches nuages d' orage semblaient trop loin pour avoir des effets sur place, et que les alentours étaient en plein soleil; il est possible que les charges atmosphériques aient été abandonnées aux molécules d' air par des nuages d' orage passés dans le voisinage et évaporés sur place. Le bruit ou la vue de l' effet corona n' indique pas forcément un danger, mais, faute d' indication plus précise, il doit être considéré comme un avertissement sérieux, surtout s' il y a des nuages orageux proches.
Nature des dangers personnels La gravité de l' accident dépend de la quantité d' électricité et de la partie du corps atteinte.
La quantité d' électricité est proportionnelle à l' intensité et la durée de passage. Au contraire du contact avec une ligne électrique, l' exposition à la décharge de la foudre ne dure que quelques millièmes ou millionièmes de seconde. Plusieurs ampères peuvent passer au travers du corps pendant ce temps réduit, sans causer plus de dommage que quelques centièmes d' ampère lors du contact avec une ligne.
Figure 3 Le danger majeur réside dans le fait que le courant passant dans le corps peut perturber une fonction vitale comme le battement du cœur ou la respiration. Le courant dans un muscle cause des spasmes ou contractions involontaires: dans le cas du cœur, il peut entraîner l' arrêt ou une perturbation de son rythme naturel. Dans le cerveau, la moelle épinière ou tout autre centre nerveux, il peut provoquer la perte de conscience ou arrêter la respiration. Un courant intense d' une durée assez longue peut causer des brûlures profondes.
La gravité des lésions dépend du trajet suivi par le courant dans le corps: un courant relativement faible passant à travers un centre vital - de main à main par le cœur, de la tête aux pieds par le cerveau, la colonne vertébrale ou le cœur - est très dangereux, mais on peut survivre à un courant plus fort passant d' un pied à l' autre à travers les jambes, ou de l' épaule à la main, ou des pieds au bassin, car, dans ce cas, le cœur, le cerveau, la moelle épinière, ne sont pas atteints ou seulement faiblement. L' alpiniste soumis aux effets de la foudre peut encourir un risque supplémentaire: une commotion même légère, et qui ne serait pas dangereuse en d' autres circonstances, peut, par surprise ou par perte momentanée de contrôle musculaire, faire perdre l' équilibre et entraîner une chute grave. De même la victime peut, dans l' inconscience ou en état de demi-conscience, se déplacer et tomber.
Les différentes formes d' électrocution sont les suivantes:
Foudroiement direct: ce cas concerne le plus souvent une personne située sur un sommet ou une arête ou encore en un lieu non accidenté et dégagé. Le corps humain agit comme un paratonnerre et attire la foudre. Ce cas est presque toujours fatal.
Induction électromagnétique: le corps, qui est assez bon conducteur, devient le siège de courants de Foucault par induction magnétique, quand il est placé à proximité du courant principal. La distance d' interaction est de l' ordre du mètre, aussi ce cas ne peut-il généralement pas être distingué du foudroiement direct.
Induction électrostatique: l' éclair redistribue les gradients de tension dans son voisinage, et les changements de tension engendrent des courants de capacitance, amenant le corps à un nouveau potentiel. De tels courants sont généralement faibles; ils se manifestent par des picotements de la plante des pieds ou des autres points de contact.
Courants de terre dus à un proche impact: ce cas est celui que le montagnard est le plus exposé à rencontrer. Comme il peut essayer de s' en protéger, une bonne compréhension du phénomène est très utile. Un éclair entre un nuage et la terre, généralement précédé par une petite décharge pilote, ou « traceur », consiste en une ou plusieurs décharges de forte intensité - environ 100000 ampères en pointe - d' une durée de 1/10000e de seconde ou moins. Entre ces fortes décharges, le chenal de l' éclair reste parcouru par un courant plus faible ( 50 à 1000 ampères ), la durée totale de l' éclair pouvant atteindre plusieurs dixièmes de seconde. Tombant sur une pointe rocheuse, ce courant cherche le chemin le plus favorable dans le rocher, à sa surface, ou dans son voisinage. Le chemin « le plus favorable » qui est celui de moindre impédance électrique ( combinaison de résistance et d' inductance ), n' est pas facilement décelable à l' inspection sur place. Sur rocher compact, surtout s' il est humide, le trajet de moindre impédance sera généralement à la surface du rocher et de haut en bas, avec une tendance à sauter les courtes cavités plutôt que d' en suivre le contour ( fig.4 ). Les taches de lichens, les fissures humides, les sels minéraux, la terre et les racines des plantes peuvent fournir des chemins d' impédance plus faible que suivra la plus grande partie du courant ( fig.5 ). Le passage du courant à la surface du rocher ou dans une fissure humide, près de sa surface, signifie qu' il y a une différence de potentiel électrique entre deux LE COURANT DE TERRE, PEUT SAUTER UNE DÉPRESSION Figure 4 points voisins de cette surface. Une personne formant pont entre deux tels points par une partie de son corps offre au courant une dérivation souvent plus favorable que le rocher, et sera ainsi traversée par une partie du courant; ce peut n' en être qu' une minime fraction. L' intensité qui traverse le corps dépend de plusieurs facteurs, tels que l' intensité totale à la surface du rocher, la valeur relative des impédances du trajet rocheux et du trajet offert par le corps, l' isolation du corps par rapport au rocher produite par la peau, les gants, les vêtements ou tous autres matériels, enfin la distance entre les points de contact du corps avec le rocher: plus les points sont éloignés dans le sens de propagation du courant, plus la différence de potentiel provoquant le passage du courant par le corps est élevée. Le corps humain a une résistance de l' ordre de 100000 ohms de main à main, quand la peau est sèche. La majeure partie de cette résistance réside à la surface de la peau. L' humidité et la salinité peuvent la faire tomber à 5000 ohms ou moins. Ces chiffres montrent qu' on est relativement plus en sûreté sec que mouillé. Le corps humain peut supporter sans dommage, pendant la courte durée de la décharge de la foudre, des courants transitoires atteignant une centaine d' ampères et même davantage.
Le danger des courants de terre diminue beaucoup avec la distance au point de chute de la foudre sur une eminence ( figure 3 ). Pour prendre un exemple, supposons la surface rocheuse uniforme et sans fissures humides: près d' un sommet, le gradient de potentiel et la densité de courant sont plus élevés qu' au du sommet: cent cinquante mètres au-dessous, les effets sont dix fois plus faibles qu' à quinze mètres ( à moins de quinze mètres les risques d' être soumis au coup direct augmentent considérablement ).
Types d' accidents provoqués par la foudre L' analyse d' une collection de rapports d' accidents permet de distinguer trois groupes: Accidents de sommet: dans les trois cas examinés, les grimpeurs étaient sur le sommet même, quand la foudre tomba: il semble qu' ils ne furent exposés qu' à une partie du fluide. Les victimes perdirent connaissance ou furent paralysées et subirent des brûlures graves; dans un cas, les vêtements furent lacérés; pour deux autres s' ajoutèrent les effets d' une chute.
TRAJETS DE COURANTS DE TERRE INTENSES PROVOQUÉS PAR UN COUP DE FOUDRE AU-DESSUS HE PAS S' ATTARDER SOUS UN SURPLOMB OU AU PIED D' UNE FISSURE VERTICALE Figure 5 Accidents juste sous le sommet: il semble n' y avoir eu que commotion et lésion dues aux courants de terre: on relève des pertes de connaissance, des brûlures graves, des crampes et des blessures additionnelles dues aux conséquences d' une chute.
Accidents en terrain peu accidenté: dans le cas examiné, l' accident est survenu en terrain relativement plat, sous une selle. Les deux personnes tuées sur le coup s' étaient réfugiées sous un surplomb et reçurent une décharge du bord du toit, la foudre étant tombée à quinze mètres de là; la troisième personne, à trois mètres du rocher, subit une commotion et des brûlures dues aux courants de terre, elle put marcher, mais mourut ensuite. Il faut rapprocher ce cas des accidents où les victimes cherchent refuge sous un arbre élevé ou une petite bâtisse non protégée.
Mesures de protection 1° Le meilleur moyen de ne pas être foudroyé en montagne est de ne pas rester sur des sommets ou arêtes exposés, ni dans un endroit plat non protégé, durant un orage électrique. Si un tel orage peut être prévu, la raison conseille de ne pas s' aventurer en montagne.
2° Si l'on se trouve en un lieu exposé, et si l'on dispose d' un peu de temps, avant que l' orage ne vous atteigne, il faut descendre aussi vite que possible de la montagne et s' éloigner autant que possible des arêtes exposées ( figure 3 ). Il faut s' écarter particulièrement de toute proéminence. Le UNE PENTE D' ÈBOULIS EST RELATIVEMENT SURE S' ÉLOIGNER DES GROS BLOCS ISOLÉS Figure 6 milieu d' une arête est préférable à son extrémité. Une pente inférieure d' éboulis, avec un petit bloc isolé comme siège, est un bon refuge, à condition de ne pas constituer une saillie sur une surface unie: éviter aussi les arbres élevés ou isolés.
3° Si la foudre semble imminente ou frappe alentour, il est recommandé de chercher, sans perdre de temps, un emplacement protégé des impacts directs et des courants de terre. Un replat, une pente ou même une légère éminence, dominés par un point haut voisin, sont à peu près à l' abri d' un impact direct ( figures 1 et 3 ). L' endroit où l'on s' accroupit doit être au moins à un mètre, de préférence plus, de tout rocher vertical; le ressaut que forme celui-ci doit avoir au moins 5 à 10 fois la hauteur du sujet accroupi, et la distance du sujet au pied du ressaut ne doit pas être supérieure à la hauteur de celui-ci. Dans le voisinage d' une pointe rocheuse aiguë, la iistance minimale de sécurité est d' au moins quinze mètres en contrebas et de préférence bien iavantage. Choisir si possible un emplacement sec et sans lichens, ou une pente d' éboulis. Eviter e voisinage des fissures ascendantes terreuses ou humides, ainsi que les anfractuosités ou les grottes, à moins qu' elles ne soient assez spacieuses pour permettre de s' asseoir à plus d' un mètre les parois et d' avoir trois mètres au-dessus de la tête ( figure 7 ). Une grotte peut très bien être l' a boutissement d' une fente venant du haut et conduisant l' eau, ce qui constitue un danger majeur. On évitera aussi de se tenir près de l' entrée d' une anfractuosité, où l'on risque de former joint sur l' ouverture. Dans un orage électrique, le sentiment de sécurité que donne une petite grotte ou un surplomb est trompeur. On devra également éviter de s' asseoir dans une dépression ou un trou ( figure 4 ) dont les bords sont à moins d' un mètre ou 1,50 mètre: la décharge peut très bien sauter l' ouverture et passer travers le corps.
4° La position accroupie ou assise avec les genoux relevés et les pieds joints semble la meilleure ( figures 2 et 6 ); plus courte est la distance entre les différents points de contact avec le rocher ou le sol, meilleure est la protection. On évitera spécialement toute position dans laquelle les points de contact encadrent la tête ou le torse; en particulier, on évitera de toucher la paroi avec une main, une épaule ou la tête.
5° Il est recommandé de s' isoler du rocher ou du sol au moyen de tout matériau isolant que l'on peut avoir à sa disposition. Un rouleau de corde de nylon est excellent sec et encore bon mouillé. On peut également utiliser un « crochet » de porteur en bois des chaussures à semelle crêpe ( sans clous ), une cagoule caoutchoutée, un vêtement ou un sac de couchage plié, un sac de montagne, une chemise de laine pliée. Les objets secs sont toujours meilleurs que les objets mouillés, et, s' il pleut, il est utile de maintenir au sec, sous une cagoule, ses vêtements et sa peau.
L' armature métallique d' un sac, mise à plat sur le sol, peut être utilisée si l'on peut s' asseoir sur elle, sans en déborder, car les courants de terre l' utiliseront de préférence au corps. Une pierre plate, juste assez large pour y placer aussi ses pieds, est également un bon siège, à condition d' être détachée de la masse avoisinante, rocher ou sol ou d' être située au milieu d' un éboulis.
FISSURE POUVANT- CONDUIRE L' EAU.
Figure 7 6° L' alpiniste, pris par l' orage sur un escarpement, et exposé à une chute en cas de perte de conscience ou de crampes musculaires, doit s' assurer ( figure 8 ). Une corde d' assurance en nylon est préférable à une corde en chanvre ou en coton. Le point d' attache doit être proche pour réduire le gradient de potentiel le long de la corde, avec un peu de « mou » si possible pour augmenter l' isolement. Il semblerait préférable de s' encorder à la cheville plutôt qu' à la ceinture; on évitera de s' encorder sous les aisselles.
7° En terrain dégagé, comme déjà dit, chercher la zone de protection d' une proéminence; sinon, s' accroupir en se recroquevillant.
8° En cas d' orage imminent, une descente en rappel relève du domaine du calcul des probabilités. Ce peut être le moyen le plus rapide pour s' échapper d' une zone dangereuse. Le risque est minimal, quand la corde est en nylon et sèche, et quand on dèscend avec les pieds seuls au contact du rocher, et les deux pieds rapprochés. Mais une décharge peut faire lâcher le rappel.
9° L' auteur est en complet désaccord avec la croyance commune que l'on doit se défaire des piolets, pitons et autres objets métalliques, quand une décharge semble imminente. Leur présence ajoute peu ou rien au danger électrique et on peut les regretter ensuite, au retour sur terrain glis- A ÉVITER ASSURANCE A ANGLE DROIT AVEC LE COURANT DE TERRE Figure 8 sant et mouillé. Le métal, en tant que tel, « n' attire pas l' électricité »: le corps du grimpeur, plus élevé et de moindre résistance électrique, a plus de chances d' agir comme paratonnerre qu' un piolet. Des mesures sur deux piolets normaux ( à manche de bois, N. du T. ) ont donné au moins 500000 ohms, entre tête et pique, à l' état mouillé, et 1000 fois plus à l' état sec; ainsi le manche du piolet est de 100 à 5000 fois plus résistant que le grimpeur. De plus, un enduisage à l' huile de lin ou à la cire augmente sa résistance à l' état mouillé.
Il ne faut pas brandir son piolet au-dessus de sa tête. Tenu normalement au-dessous de ce niveau, il n' ajoute rien au danger. Le mieux est de le poser à plat, et de mettre les pitons dans son sac ou de les déposer à côté de soi, à faible distance.
10° On n' a pas parlé de la nature du terrain et de ses effets possibles; l' auteur ne pense pas qu' il y ait d' influence, sauf peut-être très secondaire. Par exemple, des variations de résistance superficielle dues au rocher comptent peu vis-à-vis de l' importance de la décharge et de la proximité de son point d' impact.
Premiers soins Les premiers soins comportent le traitement usuel du choc électrique et des brûlures, pour autant qu' on puisse l' appliquer; les problèmes spéciaux au secours en montagne se posent aussi. Quand la respiration est arrêtée, le bouche à bouche s' impose. Le choc électrique peut être ensuite compliqué de convulsions, d' arrêt du cœur ou de contractions irrégulières du muscle cardiaque appelées fibrillations. S' il n' y a plus de pouls, on peut penser à l' arrêt du cœur ou à la fibrillation; celle-ci relève de l' électrochoc qui nécessite l' équipement des salles d' opération. En montagne, elle est presque certainement mortelle. Pour l' arrêt du cœur, il faut recourir au massage. Plus tard, il faut aussi soigner les brûlures, qui peuvent être profondes.
Conclusions Le danger de la foudre en montagne varie avec les circonstances. Il est difficile d' établir une règle générale; on peut seulement transposer les connaissances acquises en laboratoire ou dans l' industrie; ainsi les distances données n' ont qu' un caractère indicatif.
Pris dans l' orage, réagissez rapidement: évitez au mieux l' impact direct et ses effets; isolez-vous du sol et placez-vous de façon à ne pas offrir un passage favorable aux courants transitoires qui courent à la surface des rochers et le long des fentes; assurez-vous, si le choc peut vous faire tomber... et gardez votre piolet! Le seul fait de s' asseoir sur un rouleau de corde, à un mètre d' une paroi rocheuse au lieu de s' y appuyer, peut vous épargner d' entrer dans la statistique des foudroyés.