1. LA FOUDRE EN BOULE
DOCUMENT DE SYNTHÈSE RÉACISÉ EN
1978

2. LA FOUDRE EN BOULE
De nombreux physiciens se s o n t i n t é r e s s é s a l a foudre
en boule e t des publications paraissent régulièrement pour
commenter l e phénomène, mais il n 'en demeure pas moins que
celui- ci n ' e s t pas bien compris, e t que l e processus de for-mation
de l a foudre en boule demeure obscur.
Les rapports concernant l a foudre en boule ont h i s-toriquement
été a c c u e i l l i s avec scepticisme e t l e s études a
son s u j e t ont rarement été considérées avec sérieux.
Actuellement on estime que l a foudre en boule e s t
l a manifestation d' un phénomène atmosphérique r é e l qui, si
l'on en crof t l e s rapports, peut mettre en jeu des énergies
considérables.
(L'équivalent de quelques kilogrammes de TNT) .
Aussi certains savants estiment- ils que l a maîtrise
de l a foudre en boule e t de l a libération de son énergie au
voisinage d 'un missile devrait permettre sa destruction. La
compréhension du phénomène présente donc un i n t é r ê t m i l i t a i r e .
Actuellement l a foudre en boule apparaît comme l'une
des conséquences l e s plus a l é a t o i r e s des déplacements de char-ges
électriques entre l e s systèmes aériens e t l e s o l . D e s re-cherches
sont entreprises en vue d'expliquer e t reproduire au
laboratoire l e s processus de formation.

3. Pages
1 . INTRODUCTION
2 . DESCRIPTION DU PHENOMENE ..............................
2 . 1 . Existence ...................................
2 .2 . Aspect e t fréquence d'apparition ............
2 . 2 . 1 . Apparition ........................
2 . 2 . 2 . Apparence .........................
2 . 2 . 3 . Durée de vie ......................
2 . 2 . 4 . Mouvement .........................
2 . 2 . 5 . Chaleur. son. odeur ...............
2 -2.6. Attraction des objets e t ouvertures
2 . 2 . 7 . Disparition .......................
2 . 2 . 8 . Différents types de foudre en boule
2.2.9. Fréquence des observations de l a
foudre en boule ...................
2 . 3 . Corrélation avec d'autres phénomènes
atmosphériques ..............................
3 . MESURES EFFECTUEES ET RESULTATS EXPERIMENTAUX ......... 17 3 . 1 . Mesures acous t iques ......................... 1 7
3 . 2 . Mesures lumineuses .......................... 18
3 . 3 . Etude des i n t e r a c t i o n s é l e c t r i q u e s e t
magnétiques ................................. 20
3 . 4 . Prélèvements chimiques e t r a d i o a c t i v i t é ..... 20
3 . 5 . Chaleur dégagée ............................. 21
3 . 6 . Tentat ives de product ion expér imentales ..... 21
3 . 6 . 1 . Produi t s organiques carbonylés .... 22
3 . 6 . 2 . Produits organiques plastiques .... 22
3 . 6 . 3 . Les impulsions l a s e r .............. 23
3 . 6 . 4 . Les décharges radiofréquences ..... 24

4. -3-
Pages
4 . THEORIES ET TENTATIVES D 'EXPLICATIONS .................. 26
4.1. Modèles 3 source d'énergie interne ........... 26
4.2. Modèles 3 source d 'énergie externe ........... 27
4.3. Théories possédant l a meilleure c r é d i b i l i t é ... 28
4.3.1. Radiofréquences .................... 28
4.3.2. Processus chimiques ................ 28
4.3.3. Energie en provenance du nuage ..... 29
5. EFFETS DESTRUCTIFS ..................................... 30
6 . CONCLUSION ............................................. 32
BIBLIOGRAPHIE ........................................ 33

5. 1. INTRODUCTION
j,
La foudre en boule est un phénomène électrique atmos-phérique,
généralement observé durant l e s périodes orageuses.
Il se présente sous l a forme d'un volume globulaire mobile
e t extrêmement lumineux dont l e comportement ne semble pas dé-terminé
par l e milieu extérieur. Il possède des caractéristiques
(mouvement, lumière, apparence, disparition) qui en font un phé-nomène
électrique à part.
La foudre en boule e s t généralement observée comme un
objet de forme sphérique, de diamètre i n f é r i e u r à 40 cm. La
surface en e s t faiblement éclairée e t présente des lacunes
d'oii semblent s'échapper des flammes. Le mouvement e s t lente-ment
descendant à p a r t i r d'un nuage orageux, ou bien a l é a t o i r e
à quelques mètres au-dessus du sol. La boule n ' e s t pas affec-tée
par l a présence de conducteurs ; e l l e semble toutefois pos-séder
une a f f i n i t é occasionnelle pour les c16turest et son
mouvement peut aussi é t r e dévié pour pénétrer dans une pièce
dont l a fenêtre e s t entrebaillée.
La boule lumineuse e s t quelquefois accompagnée d 'une
f o r t e odeur, semblable à c e l l e accompagnant lesdécharges élec-triques.
Elle a une durée de vie de quelques secondes e t dis-p
a r a î t silencieusement, ou plus souvent par explosion.
On considère que l a boule e s t dangereuse pour l a
vie humaine, depuis que l e phénomène e s t assimilé à une forme
de foudre, ce qui n ' e s t pas confirmé (décès du professeur
G.W. RICHMANN en 1753 à St-Pétersbourg) , e t , plus récemment,
décès simultanés du docteur BABAT ( s p é c i a l i s t e de l a foudre en
boule) e t du maréchal NEDELIN ( s p é c i a l i s t e des fusées) au
cours d'une expérience en 1960) . L'apparence de la boule "de
feu " pendant 1 'observation suggère l a prudence. Selon certaines
théories, l a densité d'énergie pourrait ê t r e de l ' o r d r e de
104 ~/cm~D.es dommages observés s u r des s t r u c t u r e s d'avions ont
été attribués à un écrasement da à la foudre en .. ./. .

6. 2. DESCRIPTION DU PHENOMENE
2.1, EXISTENCE
La foudre en boule a f a i t l ' o b j e t de t r è s nombreuses
publications, t a n t sur l e plan des observations isolées qu'au
niveau des t e n t a t i v e s d'explications théoriques. Certains au-teurs
estiment q u ' i l s ' a g i t d'une i l l u s i o n d'optique, tandis
que certains scientifiques proposent des explications peu
vraisemblables.
Il semble bien que l e nombre de témoignages r e c u e i l l i s
é t a b l i s s e 1 'existence d'un phénomène p a r t i c u l i e r . Toutefois,
l a d i v e r s i t é des descriptions, e s t t e l l e q u ' i l e s t d i f f i c i l e
d'envisager une explication unique pour 1 'ensemble des obser-vations.
Cette d i v e r s i t é a conduit l e s chercheurs à assimiler
au phénomène de foudre en boule, tout événement d é f i n i comme
t e l par un observateur non a v e r t i . Une enquête menée auprès
de 400 personnes, conclut que, lorsqu'un témoin observe un
coup de foudre au sol proche, il mentionne l e phénomène dans
près de 45 % des cas. La foudre en boule ne s e r a i t donc pas
rare. Cette estimation n ' e s t pas invraisemblable puisque, sur
l'ensemble de l a oopulation, 4 % des individus diSclarent
1 'avoir observée une f o i s au moins.
Certains chercheurs considèrent que c e t t e fréquence
élevée pourrait s 'expliquer par un e f f e t d ' i l l u s i o n optique,
en p a r t i c u l i e r , l a persistance rétinienne après un éblouissement ;
cette explication paraf t d ' a i l l e u r s assez vraisemblable en ce
qui concerne l e s descriptions d'une p a r t i e des témoins de
"foudre en boule ".
... /. ..

7. Après un s i è c l e d'hésitations, il apparaît dans la
dernière décennie que la majorité des météorologistes et des
physiciens considère désormais que l'existence de l a foudre
en boule est bien é t a b l i e .
Cependant, l a dernière édition de 1 'encyclopoedia
b r i tannica af firme q u ' i l n 'existe pas de photographie authen-tique
de l a foudre en boule ; c e t t e affirmation ne concerne que
l'absence de photographie e t il s e r a i t abusif d'en tirer ar-gument
pour n i e r l a v a l i d i t é du phénomène.
En conclusion il semble que l a foudre en boule s o i t
un phénomène relativement fréquent .
Néanmoins, l e s chercheurs ne sont pas actuellement
en mesure de l'observer à volonté car ils ne peuvent prévoir
013 n i quand il se manifestera.
2.2. ASPECT ET FREQUENCE D 'APPARITION
Certains auteurs mettent en avant l a notion de
"foudre en boule typique", qui s e r a i t une sphère lumineuse
mobile, apparaissant au cours d'un orage, dont le diamètre
s e r a i t d'environ 20 cm e t qui a u r a i t une durée de vie de quel-ques
secondes. Mais 1 ' énorme dispersion des indications four-nies
par les témoins e s t t e l l e que c e t t e notion de "foudre
en boule typique" doit ê t r e a c c u e i l l i e avec réserve.
C ' e s t a i n s i que pour l e diamètre, les valeurs annoncées
vont de 1 cm à 100 mètres e t que l e s durées de vie s'échelon-nent
d'une fraction de seconde jusqu'à une heure sans q u ' i l
apparaisse une corrélation entre ces deux paramètres.

8. Certaines observations ont é t é f a i t e s en 1' absence
d'orage ; l ' o b j e t est quelquefois immobile. N i la couleur,
n i le b r u i t , n i l'odeur ne présentent de propriétés s p é c i f i-ques.
Les chercheurs ont p r i s le p a r t i de prendre en compte
toute observation, a t t i t u d e qui l a i s s e l a l i b e r t é d'opérer
un tri e t de classer éventuellement en plusieurs catégories des
phénomènesd'intérét inégal e t j u s t i c i a b l e s d'explications dif fé-rentes.
Un phénomène t r è s s i m i l a i r e , sinon identique à l a
foudre en boule, a été rapporté à bord d'un sous-marin au
cours d'une décharge 3 t r è s f o r t courant (environ 150 000 A)
produit par une source de 260 volts. De nombreux rapports
concernent des événements proches de l a production de foudre
en boule i n i t i é s accidentellement dans les équigements élec-triques
à haute tension.
La foudre en boule e t l e s feux de St-Elme sont
quelquefois confondus. Le feu de St-Elme e s t une décharge
coronaire autour d'un objet pointu conducteur placé dans un
champ électrique intense. Conne l a foudre en boule l e feu
S t- Elme peut posséder une forme sphérique, m a i s à son con-t
r a i r e il doit r e s t e r accolé à un conducteur, même s ' i l se dé-place
le long du conducteur. Le feu de St-Elme a d'autre p a r t
une durée de vie plus grande que l a foudre en bodle habituelle.
D ' après l e s nombreuses observations publiées sur la
foudre en boule, il e s t possible de dresser une l i s t e des ca-r
a c t é r i s t i q u e s de ce phénomène.

9. 2 .2.1. Apparition
La plupart des observations interviennent l o r s
d'une activitg orageuse, Les plus nombreuses, mais pas
toutes, se produisent en meme temps qu'une décharge entre s o l
e t nuage. Ces boules apparaissent alors a quelques mètres du
sol et quelquefois, pr6s du s o l , en l'absence d'un é c l a i r .
Les boules ont a u s s i été observées f l o t t a n t a mi-hauteur QU
bien descendant d'un nuage vers l e sol.
La boule e s t généralement sphérique bien que d'autres
formes aient été rapportées. Elle a un diamètre moyen de
10 21 20 cm avec des variations de 1 à 100 cm. Elle se présente
sous des couleurs variées, rouge, orange, e t jaune, plus rare-ment
bleu, ou v i o l e t t e . La foudre en boule ne possède pas une
brillance exceptionnelle, mais e l l e se distingue clairement
de jour. La luminosité e t l a t a i l l e sont pratiqumeent constan-tes
au cours de l a vie de l a boule mais des fluctuations des
deux paramètres sont possibles.
2 . 2 . 3 . Durée de vie
La majorité des boules a une durée de vie inférieure
à 5 secondes. Une p e t i t e fraction a une durée de vie supé-rieure
à l a minute.
2 . 2 . 4 . Mouvement
La foudre en boule se déplace l e plus souvent hori-zontalement
à une vitesse de quelques mètres pas seconde ;
e l l e peut aussi r e s t e r immobile à f a i b l e hauteur au-dessus
du s o l ou descendre vers l e s o l . Elle ne monte que tres ra-rement
comme cela devrait être l e cas s ' i l s'agissait d ' a i r
chaud à pression atmosphérique ou présence des seules forces
gravitationnelles. .. ./...

10. De nombreux rapports indiquent que la boule semble
tourner quand e l l e se déplace. Quelquefois, elle rebondit
sur les o b j e t s s o l i d e s , t e l s que le sol.
2.2.5. Chaleur, son et odeur
Les observateurs ont rarement r e s s e n t i l a chaleur.
Toutefois il e x i s t e des témoignages selon lesquels l a boule
a brQlé des étables ou f a i t fondre des f i l s métalliques.
Un rapport (1966) d é c r i t une foudre en boule heurtant l a sur-face
d'une mare avec un b r u i t comparable 3 celui d'un f e r rouge
plongé dans 1 ' eau. De nombreux observateur s r appor t ent 1' ob-servation
d 'une odeur accompagnant l e phénomène. L 'odeur e s t
décrite comme f o r t e e t désagréable, ressemblant à l'odeur
d'ozone, du soufre en combustion, ou d'oxydes d'azote.
2.2.6. Attractions exercées par des objets e t ouvertures
La foudre en boule semble souvent attachée à des
objets métalliques t e l s que barrières ou lignes téléphoniques ;
certaines de ces observations se réfèrent sans doute au feu
St-Elme. La foudre en boule pénètre souvent dans l e s maisons
par les cheminées ou en traversant l e s rideaux ; quelquefois,
e l l e traverse l e s v i t r e s ; d'autres rapports mentionnent son
apparition à l ' i n t é r i e u r , par exemple à proximité d'un poste
téléphonique.
2.2.7. Disparition
La disparition de l a foudre en boule s 'effectue
selon deux modes différents : silencieusement ou de façon
explosive. La disparition explosive e s t rapide et accompagnée
d'un b r u i t sourd. La disparition silencieuse peut ê t r e rapide
ou lente. La plupart des foudres en boule disparaissent de

11. de façon rapide. Après l ' e x t i n c t i o n de l a boule, il p e r s i s t e
une brume ou quelques résidus. De temps en temps, on a
boservé l a fragmentation de la boule en 2 ou 3 boules plus
p e t i t e s .
2.2.8. Différents types de foudres en boule
Il semble raisonnable de considérer au moins t r o i s
types de foudres en boule :
- l a foudre en boule dont le mouvement p a r a î t a l é a t o i r e et
qui se manifeste au voisinage du s o l , dans une maison ou
même dans un avion en vol ; c'est l a foudre en boule gé-néralement
présentée comme typique.
A l ' i n t é r i e u r , l'explication de sa durée de vie constitue
une énigme. Il e s t d i f f i c i l e d'envisager qu'un apport
d'énergie puisse provenir de l ' e x t é r i e u r . Les circonstan-ces
d'apparition conduisent à penser que certaines va-peurs
organiques ou meme des poussières pourraient ê t r e
des ingrédients nécessaires.
Wes tentatives d'explication proposent l e refroidissement
d'un volume d ' a i r chaud suivant l e s mécanismes usuels,
s o i t un mélange produisant un dégagement d'énergie par
réaction chimique lente, t e l l e une simple combustion.
Malheureusement ces explications ne rendent pas compte
de l a cohésion de l a boule n i des e f f e t s électriques ob-servés
par certains témoins ;
- l a foudre en boule qui descend vers le s o l ne peut ê t r e
constituée qu' à p a r t i r des éléments contenus dans 1 'at-mosphsre.
Il semble que ce type p a r t i c u l i e r s o i t en rap-port
avec les précurseur&bui ouvrent l a voie aux dé-charges
des é c l a i r s ordinaires. Il s e r a i t alors naturel
de considérer que l ' é n e r g i e é l e c t r i q u e peut continuer à
s'écouler des nuages par un canal ionisé si peu lumineux
q u ' i l s e r a i t i n v i s i b l e , ou encore, grâce à une conducti-b
i l i té é l e c t r i q u e d i f f u s e . Compte-tenu de l a modestie
. . ./. . .
(1) précurseurs, canaux i n i t i a t e u r s d'un é c l a i r dans 134
quels l ' a i r commence à s ' i o n i s e r .

12. de nos connaissances sur les précurseurs il n ' e s t pas
i n t e r d i t de supposer que certaine foudre en boule s o i t
1 ' aboutissement d ' un precurseur incapable de poursuivre
sa course Zi l a vitesse habituelle.
Ce point de vue e s t d ' a i l l e u r s étayé par des photogra-phies
récentes ;
- l a foudre en boule qui r e s t e au contact d'un objet me-t
a l l i q u e , d i f f è r e du feu de St-Elne par l e s points
suivants :
. aspect globulaire,
couleur souvent rouge au l i e u de bleutée, . absence de prédilection pour l ' e f f e t de pointe.
A ces t r o i s types de foudre en boule pourraient cor-respondre
des explications théoriques différentes pour l e s-quelles
les énergies mises en jeu orendraient des valeurs ex-trémement
variables (densités de 1 à los ~/cm~).
2.2.9. Fréquence des observations de l a foudre en boule
La foudre en boule n ' e s t peut-être pas un phénbmène
aussi rare que ne l e suggère l a d i f f i c u l t é de produire un évé-nement
de ce type en laboratoire. D e récents travaux à
St-Privat d ' A l l i e r pour déclencher des é c l a i r s au-dessus d'une
station t e r r e s t r e ont donné quelques r é s u l t a t s intéressants :
une boule de feu, fixe e t au voisinage du s o l , a pu é t r e pro-duite
à t r o i s reprises (sur un t o t a l de 45 é c l a i r s déclenchés
de 1973 a 1975). 11 e s t à noter toutefois que l e processus
de déclenchement ne semble pas favorable à l a génération de
foudre en boule.
Les événeünneen tsst as ?nistt ldq'uaei l l e u r s t r o p peu nombreux pour
permettre dtétablir/pour un phénomène a u s s i v a r i é . Les cher-cheurs
américains Mac NALLY e t MYLE ont mené une enquête dans
un centre de l a NASA e t ont obtenu suffisamment de réponses
s a t i s f a i s a n t e s . Environ 40 % des personnes se trouvant à pro-ximité
du point de chute d'un é c l a i r ont observé l a foudre

13. en boule. Les résultats de cette analyse sont rassemblés
dans les courbes (figures 1 et 2) indiquant l a fréquence en
fonction du diamètre ou de l a dur6e de vie estimée de
la boule
FIGURE 1 : Fréquence d'observation en fonction du diamètre

14. temps
(secondes)
FIGURE 2 : Fréquence d'observation en fonction de la durée
de la boule

15. Sur 176 4 personnes interrogées, la rQparti tion en
dur& d'observation e s t la suivante :
I I I I 1 1 i
1 Durée d'observat ion (s) 1 2
* 1 ! 3 1438 i ,8 ;r
{ Impact d'un é c l a i r 1 179 I 179 i 34 i ! ! I I
17 1
>1 1 I 1 ,! ,! i
1 I 1
! Foudre en boule ! 111 ! 34
I 1 I
: Eclair en chapelet I 39 30 !1 10
1 33 !1 ! ! 1 1! 1
1 1
I
I
I 1
! !
2 . 3 . CORRELATION AVEC D 'AUTRES PHENOMENES ATPIOSPHERIQUES
L'étude s t a t i s t i q u e des phénomènes de foudre en boule
nécessite de connaitre le degré d 'attention des observateurs.
Ce degré d 'attention e s t variable selon 1 'environnement éco-nomique
e t social de chaque époque (guerre, i n t é r ê t porté à La
météorologie, a t t r a i t gour l e s OVNI) . Le chercheur PANETH
a étudié dans ce but un autre type d'événements, a l é a t o i r e ,
surprenant e t lumineux : l a chute des météorites. Le graphe 3
indique les r é s u l t a t s obtenus e t montre avec quelle cisconspec-tion
on doit aborder les r é s u l t a t s d'observations.

16. FIGURE 3 : Fréquence d'observation des météorites (1) e t
de l a foudre en boule (II)
Les années 1800 montrent le gain de l ' i n t é r ê t porté
aux observations de l a foudre en boule.
Les météorologistes s ' i n t é r e s s e n t depuis de nombreuses
années à l ' a c t i v i t é s o l a i r e (cycle de 11 ans) e t à ces i n c i-dences
possibles sur le temps.
Les chercheurs anglais ont é t a b l i une t r è s nette corré-l
a t i o n entre a c t i v i t é s o l a i r e e t indice annuel des é c l a i r s en
Grande-Bretagne. Il pourrait don en ê t r e de m8me de l a foudre
en boule, mais la corrélation e s t la beaucoup plus d i f f i c i l e
=I mettre en évidence. C'est ce qu'a essayé de f a i r e l e cher-cheur
soviétique ARABADYI sans grand succès (figure 4) .

17. FIGURE 4

18. - 17 -
3. MESURES EFFECTUEES ET RESULTATS EXPERIMENTAUX
Les mesures effectuées par l e s chercheurs sont
orientées vers l a connaissance des phénomènes' de décharge
électrique dans l'atmosphère. Ces mesures ont pour but de dé-terminer
l e processus de formation de l a foudre en boule. Les
d i f f é r e n t s procédés u t i l i s e n t principalement l e s mesures acous-tiques,
lumineuses, électriques, chimiques et radioactives.
3.1. MESURES ACOUSTIQUES
Pour l ' é t u d e des é c l a i r s les mesures acoustiques e f-fectuées
simultanément en plusieurs endroits permettent,
d'après l e s temps de propagation et avec l ' a i d e de photogra-phies
d'un événement, de r e s t i t u e r avec précision l a géomé-trie
de l ' é c l a i r au cours des différentes étapes de l a dé-charge.
C e t t e méthode présente toutefois quelques inconvé-nients
: - les fluctuations de tenpérature dans l a zone d'étude
pertyrbent l a chronologie d 'un enregistrement ;
- l e signal acoustique doit ê t r e s u f f i s a n t pour dominer
l e b r u i t de fond général : - l e s réflexions ne permettent pas l ' é t u d e de l a décharge
au voisinage du sol ;
- l e s t r è s basses fréquences associées aux p e t i t e s ramifi-cations
sont extrêmement atténuées dans l ' a i r ;
- l e s i g n a l , q u i résulte des sons issus de toutes l e s Sour-ces
locales du champ d'étude ne permet d'étudier e t de
l o c a l i s e r que l e s sources de t r è s haut niveau, les autres
ne pouvant etre discriminées en raison de leur complexité.
La résolution dépend d ' a i l l e u r s du nombre de capteurs.
Les mesures acoustiques n'ont encore pu ê t r e em~loyées
à 1 'étude de la foudre en boule.

19. 3 . 2 . MESURES LUMINEUSES (Réf, 3 1)
Elles procèdent de deux techniques principales :
- cinématographie ultra- rapide, - photographie e t mesures d'intensité.
La cinématographie ultra- rapide permet 1 ' étude du développe-ment
de précurseurs.
Quelques photographies de foudre en boule ont été
réalisées. Les mesures de densité optique ont permis de dg-terminer
l a variation de l a luminosité de l a boule, l a fonc-tion
du rayon et son évolution dans l e temps.
L 'énergie indiquée résulte d ' une étude du chercheur
russe DIMITRIEV (Figures no 5 e t n06).
luminosité C
FIGURE 5

20. FIGURE 6
Intensité lumineuse en fonction de la distance
parcourue (voisine du temps écoulé) .
1 - première extinction apparente
II - deuxième II II
III - extinction finale

21. 3 . 3 . ETUDE DES INTERACTIONS ELECTRIQUES ET MAGNETIQUES (Réf. 42)
Les études de charge électrique de la boule sont
d i f f i c i l e s à r é a l i s e r et le chercheur est amené a spéculer
a p a r t i r des observations des mouvements ou e f f e t s produits
par l a boule. Les observations semblent indiquer une i n t e r a c-tion
électrostatique avec l e sol ou les conducteurs. La boule
peut suivre une ligne d i r e c t r i c e (observation du chercheur
russe DIMITRIEV le long de l a r i v i è r e Onega oii l a boule s u i t
un barrage f l o t t a n t ) .
Certaines observations permettent de préciser q u ' i l
puisse e x i s t e r un champ hyaerfréquence (chauffage hyperfré-quence
d'un anneau de bague) et certaines expériences ont
été développées dans ce sens (cf. 3 . 7 ) . Il semble bien que
les propriétés électromagnétiques de l a foudre en boule ne
pourront é t r e étudiées correctement qu'après avoir résolu
l e s problèmes de sa production en laboratoire.
3 . 4 . PRELEVEMENTS CHIMIQUES ET RADIOACTIVïTE
DIMITRIEV a effectué quelques prélèvements de 1 ' a i r
atmosphérique aprEs le passage d'une foudre en boule. Il
constate une augmentation de l a teneur en ozone e t dioxyde
d'azote.
Les chercheurs de 1' université d'OXFORD ont effectué
des mesures de thermoluminescence dans des briques sans doute
produites a r t i f i c i e l l e m e n t , soumises au passage de la foudre
en boule. Les r é s u l t a t s obtenus semblent montrer q u ' i l n'y
a pas i r r a d i a t i o n des matériaux, certains témoins soumis à
la foudre en boule ne présentant aucun caractère découlant
de l'exposition aux rayonnements ionisants. Ces r é s u l t a t s
infirment les hypothèses selon lesquelles l a boule pourrait
r é s u l t e r de réactions nucléaires.

22. 3.5 . CHALEUR DEGAGEE
Les estimations sont excessivement variables et la
chaleur dégagée pourrait c a r a c t é r i s e r l e type de foudre en
boule observé. D e s phénomènes de bralures généralement mo-destes
ont é t é constatés. Un témoin raconte qu'une boule tom-bée
dans un baquet plein d'eau l'a chauffée ; 1 'apport d'éner-gie
serait alors considérable.
TENTATIVES DE PRODUCTION EXPERIMENTALE
Les t e n t a t i v e s de productions expérimentales ont
déja provoqué le décès de plusieurs chercheurs t e l s FCCCHMAN
(1753) e t BABAT (1960) . Les conditions de sécurité électrique
ont été relativement d i f f i c i l e s a r é a l i s e r m a i s actuellement
l'emploi de transmissions pneumatiques e t l'avènement sur le
marché des f i b r e s optiques permet a l'expérimentateur de t r a-v
a i l l e r dans de bonnes conditions de sécurité.
Comme il a été vu, l a foudre en boule a pu ê t r e pro-duite
accidentellement par l a m i s e en court- circuit d'une
grosse batterie de sous-marin.
Le phénomsne de décharge électrique ou l a production
de grandes é t i n c e l l e s (sous des tensicns atteignant 30 MV
avec des slectrodes écartées d'une dizaine de mètres) ne sont
pas favorables il l a génération de la foudre en boule.
Les méthodes l e s plus couramment u t i l i s é e s sont fon-dées
sur :
- l'emploi de produits organiques t e l s que radicaux car-bonyles
e t matières plastiques,
- l e s impulsions-lasers,
- l e s décharges en radiofréquences.

23. 3.6.1. Produits orqaniques carbonyles
Le chercheur français P. HUBERT a réussi 3 produire
2
par injection de matière organique au niveau du s o l , 3 pro-
I
ximité du point d'impact d ' é c l a i r s déclenchés, un objet
lumineux sphérique ressemblant 3 l a foudre en boule.
L'objet apparaet avec un r e t a r d de 0,2 s environ par rapport
au début de l'bclair e t B quelques mètres du point d'impact.
Il e s t ensuite pulsé en synchronisme avec les réamorçages du
courant de décharge et s16teint avec l e dernier aprss avoir
duré jusqu'a 0,8 S. C e t objet a une forme ronde de 25 cm de
diamètre, il r e s t e au contact du s o l où il n 'a l a i s s é aucune
trace, La présence de radicaux carbonyles semble être un fat-teur
déterminant, sans que l e nombre d 'événements favorables
(3) permette de tirer une conclusion d6finitive. D 'autre p a r t ,
il ne f a i t aucun doute que c e t t e observation s o i t en rapport
avec l'écoulement des courants dans le sol avec une prise
de terre rudimentaire (synchronisme p a r f a i t entre pulsations de
l ' é c l a i r e t de la boule) .
Les objets lumineux produits s 'apparentent à une forme de
foudre en boule, ?anni l e s moins surprenantes en raison de leur
immobilité.
Ce type corresoond à 9 % des cas.
J
Les a u t r e s t e n t a t i v e s de production de foudre en
boule décrites ci-après s ' e f f e c t u e n t au laboratoire.
3.6.2. Produits organiques last tiques
Le chercheur russe BABYBERDI N produit de p e t i t e s
boules lumineuses en provoquant de brusques décharges entre
deux électrodes de cuivre isolées par un matériau d i é l e c t r i-que
(vinyl ou celluloZde) . La décharge e s t amorcée par une
p e t i t e électrode de graphite de 1 mm d'épaisseur.
Le-générateur d'impulsion peut fournir 150 kV, un courant
maximal de 7 kA, l a durée t o t a l e de la décharge étant de 70 f~s
environ, l ' é n e r g i e l i b é r é e de 2,2 kJ.
.../...

24. Dans un grand nombre de cas, un p e t i t objet lumi-nescent
d'un diamètre cqris entre 2,5 et 4 cm e s t observé,
Sa vitesse de déplacement peut atteindre 240 m/s e t sa durée
de vie 3 ms ..
L'apparence de la boule est corrélée avec le develop-pement
de courants turbulents du plasma a basse température
formé desproduits d'érosion du diélectrique et des électrodes.
Le mouvement de l a boule de plasma est dû a l'impulsion élec-tromagnétique
de décharge puis a l'onde de choc se propageant
dans 1 ' atmosphère.
Le diamètre et l a durée de vie croissent avec l ' é n e r-gie
de l a décharge. L ' u t i l i s a t i o n d'une sonde à e f f e t Hall
n ' a pas permis de trouver des déséquilibres de charges à l ' i n-t
é r i e u r de l a boule ; des mesures spectrales ont donné les
r é s u l t a t s habituels obtenus pour l a recombinaison d 'un plas-ma
d ' a i r contenant des impuretés de carbone et cuivre.
Les caractéristiques du phénomène obtenu sont un peu
différentes des foudres en boule classiques, toutefois c e t t e
expérience devrait permettre de parvenir a une meilleure con-naissance
du phénomène.
3 . 6 . 3 .Les impulsions -laser
Les impulsions-laser de courte durée ont été employées
pour produire le claquage optique d'un gaz par focalisation du
faisceau. Une énergie de 1 joule e s t libérée en 30 ps e t un
sphérolde de -lasma de 0,6 m de diamètre est formé au point
de focalisation, sa durée de vie e s t de 10 p.
L'onde de choc provoque le mouvement de l a "boule en
feu" pendant l a période où l ' a c t i o n ionisante e s t importante.
Les chercheurs russes ont développé des formules em-piriques
déterminant les caractéristiques du plasma :
Rayon & A E 2/5 E énergie m i s e en jeu
1/2
A, Br C constantes
Tdurée de vie 'J,B E

25. Le moment magnétique du plasma a été détermine par
une méthode de perturbation
x2c-E
Po
Le modèle développé
d'expliquer un grand nombre
et la valeur obtenue est :
pl masse volumique du milieu
à l'Institut LEBEDEV permet
de ohénomènes , Notons toutefois
q u ' i l s 'applique a de t r è s p e t i t e s boules de plasma ; la pro-duction
d'un sphgrolide de 20 cm de diamètre n é c e s s i t e r a i t
l ' u t i l i s a t i o n d'une énergie de 2 MJ, sa durée de vie s e r a i t
de 15 ms. Les r é s u l t a t s obtenus ne peuvent donc s'extrapoler
aux phénomènes de foudre en boule atmosphérique ; des etudes
visant à 1 ' u t i l i s a t i o n de lasers de plus hautes énergies
sont en cours dans d i f f é r e n t s laboratoires. Le problh de
l ' i n t e r a c t i o n du l a s e r avec l e milieu, e s t au centre de cer-taines
études concernant 1' arme l a s e r e t donne l i e u a de nom-breux
travaux t r è s c l a s s i f i é s .
3.6.4. Les décharges radiofréquences
Une approche intéressante a été développée par les
chercheurs méricains du BROOKHAVEN NATIONAL LABORATORY
POWELL e t FINKELSTEIN , u t i l i s a n t le phénomène d 'activation
de l ' a z o t e .
~E~aG mHont ré que de 1'a zote e x c i t é pouvai t encore
produire une faible luminosité une demi-heure après que l a
décharge a i t été arrêtée, Cette lumière e s t produite par l a
recombinaison de l ' a z o t e atomique, I c i , les chercheurs se sont
intéressés aux excitations moléculaires de persistance moins
importante (0,5 à 1 s) .
POWELL u t i l i s e une source d'une puissance de 30 KW et
de fréquence 75 MHz,

26. L'appareil u t i l i s e un cyclindre de verre de 15 centi-mètres
de diamètre connecté a l ' o s c i l l a t e u r radiofréquence .
Un arc electrique se forme au point de séparation des
deux électrodes. Quand 1' électrode mobile est con>l&tement
rétractée a l ' i n t é r i e u r du cylindre, une longue colonne de
plasma se forme à l'extrêmité de l'électrode fine et devient
en f a i t une antenne connectée à l ' o s c i l l a t e u r . L'émission est
supprimée 2i c e t i n s t a n t . Le plasma se détache formant une
boule lumineuse. La durée de vie est de 0,5 a 1 seconde en
atmosphère confinée et de 0,2 à 0,4 seconde en atmosphère
l i b r e ,
Trois parmètres semblent déterminants 3 l a pression
du gaz, sa composition, et l a composition des électrodes.
- La pression doit é t r e de l ' o r d r e de 0,5 à 3 atmosphères,
- La composition du gaz a été étudiée dans différentes con-ditions
:
N2 02, e t N20 a des concentrations variables permettant
d'obtenir de bons r é s u l t a t s .
Argon et CO2 produisent des plasmas de quelques
millisecondes.
La lumière produite par N2 est pâle tandis que celle
produite par O2 e s t trss vive. N20 engendre des boules
de 50 cm de diamètre, de couleur orange, et durant 2 S.
Il semble d ' a i l l e u r s q u ' i l s o i t responsable de la ma-j
o r i t é des émissions lumineuses.
- La composition des électrodes a une influence sur le spec-t
r e de lumière émise.
Les couleurs observées de foudre en boule typique
correspondent à des t e i n t e s intermédiaires entre j aune c l a i r
e t orange e t semblent donc indiquer l a présence simultanée
d'azote d'oxygène e t de N 3, ce qui semble naturel pour des 2
décharges se produisant dans 1' a i r . Les r é s u l t a t s ohtenus
par le groupe de BROOKHAVEN sont extrêmement intéressants i
ils ont permis d ' é t o f f e r l e s explications l e s ?lus plausibles
du phénomène de foudre en boule.

27. 4- THEORIEÇ ET TENTATIVES D'EXPLICATIONS
Les théories leiplus diverses ont ét6 proposees dans
le but d'expliquer la foudre en boule, m a i s en d é f i n i t i v e le
m6canisme de formation n ' e s t pas encore é t a b l i . Ces théories
se classent en deux catégories principales, c e l l e s pour les-quelles
l a source d'énergie se trouve 3 l ' i n t é r i e u r de l a
boule e t c e l l e s où l a source d'énergie se trouve a l ' e x t é r i e u r ,
MODELE A SOURCE D 'ENERJIE INTERNE
Dans ce grouFe, e x i s t e n t sept grandes classes :
1/. La boule e s t constituée de gaz ou d ' a i r se trouvant
dans un é t a t énergétique inhabituel. Les gaz ont une évo-lution
l e n t e , l'émission lumineuse e s t due à l a recombi-naison
des ions. L'énergie e s t fournie par des réactions
chimiques entre gaz, poussières, . . .
2/. La boule e s t constituée d ' a i r chaud à pression atmosphé-rique.
UMAN et LOWHE ont montré qu'une sphère d ' a i r chaud
de 20 cm de diamètre s e r e f r o i d i s s a i t de 1 000 K/s tout
en conservant un rayon constant, l a température i n i t i a l e
étant de l ' o r d r e de 3 000 K.
Le défaut du modèle e s t de ne pouvoir expliquer une lumi-nosité
presque constante pendant le refroidissement e t de
ne pas ê t r e compatible avec l'absence de mouvement gSnéral
ascendant.
3/. La boule e s t constituée d'un plasma de t r è s haute densité
élect ronique (10e~/,3~) q u i possede l e s p r o p r i é t é s quan-tiques
de 1 ' é t a t solide (théorie proposée par NEUGEBAUER
en 1937).

28. 4/, De nombreuses configurations de courants en boucles
fermées ont é t é proposées. La s t a b i l i t é de la boucle doit
etre assurée par le champ magnétique q u ' e l l e crée. Cepen-dant
Zi 1 'encontre de ces théories, FINKELSTEIN et
RUBEINSTEIN ont montré en 1964 qu'un plasma autoconfiné
par un champ magnétique ne pouvait ê t r e s t a b l e sous les
conditions atmosphériques habituelles .
5/. La boule e s t due à une s o r t e de tourbillon (produisant
le confinement de gaz excité, comparable aux ronds de
fumée) .
6/. La boule e s t constituée d'un champ a très haute fréquence
confiné dans une enveloppe sphérique de plasma 1 (DAWSON
et JONES 1968) .
7,'. Quelques modèles font appel à des réactions nucléaires
comme source d'énergie, ces théories sont suggérées par
l e s t r è s grandes énergies quelquefois mises en jeu.
4 . 2 . MODELES A SOURCE D 'ENERGIE EXTERNE
Il a été suggéré t r o i s types de source d'énergie 1
externes d i s t i n c t e s :
a) Un champ électromagnétique à très haute fréquence ; pro-posé
par CERRILLO (1943) e t KAPITZA (1955) ; c e t t e idée
u t i l i s e 1' énergie radiofréquence focalisée depuis l e nuage.
Il e s t à noter que le champ élevé nécessaire au confinement
n'a été que tres difficilement observé en période orageuse.
b) Un courant d'entretien a l l a n t du nuage au sol. Ce processus
e s t à rapprocher de celui de formation des éclaîrs en
chapelet, mais il ne peut expliquer 1 'existence de boules
à 1' i n t é r i e u r d'habitations ou à proximité de s t r u c t u r e s
métalliques.
... /. ..

29. C) ARABADZHI (1957) a émis l'hypothèse d'une focalisation des
rayons cosmiques dans le champ électrique au cours d'un
orage de telle s o r t e q u ' i l s puissent créer une décharge
localisée.
4 . 3 . THEORIES POSSEDANT LA MEIUEUIiE CREDIBILITE
4.3.1. Radiofréquences
La théorie de KAPITZA sur l a génération d'énergie
par radiofréquence en 1955 a é t é étayée depuis par des ré-s
u l t a t s t r è s int6ressants :
- l e s r é s u l t a t s expérinentaux de POWELL et FINKELSTEIN
(chapitre 3.6.4.) en 1969 ;
- l e s recherches de KOSAREV et SEREZHKIN (1974) pour mettre
en évidence Les champs radiofréquences l o r s des orages.
A lors que les r é s u l t a t s indiquent habituellement un
b r u i t continu a haute fréquence, les chercheurs russes
ont pu m e t t r e en évidence des émissions de 100 MHz 3
200 .WZ d'une durbe maximale de 0,17 S.
La source d'énergie e s t alors une réaction chimique
se produisant à l ' i n t é r i e u r de l a sphère. Cette théorie a par-ticulièrement
été développée par SMIRNOV u t i l i s a n t les résul-t
a t s obtenus par DXITRIEV ( chapitre 1
Les processus typiques envisagés sont :

30. De nombreuses autres reactions entre oxygène et azote
ont été étudiées. La température de l ' a i r excité est alors
d'environ 400 K, la concentration en ozone est de 3 %. La per-sistance
de l a boule est d ' a u t a n t plus grande que sa temp9-
rature e s t p l u s f a i b l e .
SMIRNOV conclut en indiquant l'extréme rareté d' une
t e l l e concentration d'ozone dans 1' a i r ; l e phénomène envi-sagé
d o i t être i n i t i a l i s é par une réaction produisant l a con-centration
nécessaire en ozone e t il semble bien que 1'616-
ment i n i t i a t e u r s o i t très i d f f é r e n t pour des foudres en boules
différentes.
4 . 3 . 3 . Energie en provenance du nuage
Suggérée par FINKELSTEIN et RUBINSTEIN en 1964 puis
reprise par UMAN et HELSTROM en 1966, c e t t e idée permet d'ex-pliquer
certains phénomènes de foudre en boule, en particu-lier
c e l l e s pour lesquelles 1 'énergie m i s e en jeu est impor-tante.
Cette idée suppose que l a boule e s t une région de grande
conductibili t é électrique. De nombreux précurseurs d ' é c l a i r s
aboutissent à la boule ; l a construction du cousant a son
passage dans 1 ' étranglement a~porte 1 'énergie nécessaire à
l a cohésion de l a boule. Cet aspect de l a foudre en boule est
à rapprocher du phhomène d ' é c l a i r en chapelet, très souvent
observé à l ' a i d e de caméra rapide (150 images/s) , au cours
des é c l a i r s naturels e t qui est le fonctionnement du chenal
d'écoulement du courant en une multitude de grappes e t grains
lumineux d i s t i n c t s .

31. 5. EFFETS DESTRUCTIFS
La foudre en boule est un phénomène extrêmement diver-s
i f i é ; si la majorité des observations s 'effectuent sans
danger, e t sans q u ' i l y a i t d ' e f f e t s d e s t r u c t i f s , il en est
où des quantités d'énergie extremement importantes sont mises
en jeu. La compréhension des phénomènes impliqués dans ces der-niers
cas présente un i n t é r ê t militaire évident.
Il est rapporté un événement où la boule lumineuse
a traversé t o u t e l a cabine d'un avion à réaction sans dommage.. .,
ce cas est exceptionnel e t tous les s p é c i a l i s t e s d'aéronau-tique
connaissent bien l e s dégats causés aux avions par l e s
décharges électriques. Les endroits l e s plus sensibles se
trouvent ê t r e l e s pointes du fuselage (nez, a i l e s , antennes) e
La production d'une foudre en boule au voisinage du nez d'un
avion ou d'une fusée pourrait provoquer sa destruction. Le
plasma de moyenne température qui entoure Une ogive Zi sa péné-t
r a t i o n dans 1 'atmosphère pourrait permettre de générer plus
facilement l a boule lumineuse. Une énergie de l ' o r d r e de 10
à 100 kJ d é t r u i t facilement un radome.
Le problème de l a destruction réside dans l a produc-tion
de l a boule ; c'est un peu dans ce sens que les m i l i t a i r e s
de l'Est e t de l'ouest t r a v a i l l e n t à l a mise au point de l ' a r-me
l a s e r , tout e n étudiant les processus de formations de
plasma, e t l e s interactions entre le l a s e r et ce plasma.
Les études menées de part e t d'autre sur l a foudre
en boule devraient permettre de dé terminer les meilleures
conditions de fonctionnement, de production, et de génération
des meilleurs e f f e t s d e s t r u c t i f s .
. ../. ..

32. Ces études impliqueront aussi le déve loppement des
moyens de protection contre les décharges électriques e t
les armes futures. L'accroissement de complexité des dispo-sitif
s embarqués e s t tel qu 'un "durcissement électronique "
est indispensable.

33. 6. CONCLUSION
Les travaux soviétiques et américains sont impor-t
a n t s dans ce domaine. Il est a noter que les publications
soviétiques concernent essentiellement des travaux théoriques ;
les applications pratiques font p a r t i e de p r o j e t s ' c l a s s i f i e s .
Au contraire, l e s chercheurs américains indiquent des résul-t
a t s expérimentaux. Ainsi les travaux de POWELL et FINKELSTEIN
( BROOKHAVEN LABORATORY) , BARRY (AIR FORCE AVIONICS LABORATORY) ,
JL TUCK (LOS ALAMOS LABORATORY) , RD HILL (OFFICE OF NAVAL
RESEARCH) sont- ils particulièrement intéressants ?
La d i f f i c u l t é d ' i n t e r p r é t a t i o n du phénomène a conduit
au développement d'hypothèses extrêmement variées. Nombre
d'entre e l l e s relevent sans doute de l ' u t o p i e , m a i s il est
probable qu'une seule explication ne peut j u s t i f i e r toutes les
observations. Les u t i l i s a t e u r s m i l i t a i r e s pourraient s ' i n t é-r
e s s e r t o u t à l a f o i s aux phénomènes mettant en jeu une grande
quanti t é d ' énergie ( destruction d ' avions, de fusées) e t aux
phénomènes où seul un e f f e t d'écran e s t recherché (brouillage
des émissions radio, aveuglement, l e u r r e ) .

34. - BIBLIOGRAPHIE -
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le voisinage d ' é c l a i r s déclenchés a r t i f i c i e l l e m e n t
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