23 octobre 2021

Le feu de saint-Elme

Le feu de Saint-Elme est un phénomène peu connu qui pourtant existe bel et bien dans la nature. Ce phénomène physique qui n’est pas à proprement dit un feu, est le résultat d’une succession de transferts d’électron. Regardons ensemble quel en est le principe.

Cette perle de la nature m’a été partagée par l’un d’entre vous. Je tiens de ce fait à remercier notre ami lecteur pour cette proposition de sujet ! Du coup le feu de saint-Elme, est-ce que ça te parle ? Pour moi au début, non pas du tout ! Et c’est ce qui m’a doublement motivé à rechercher une explication. Décodons ensemble ce phénomène.

Qu’est-ce que le feu de saint-Elme ?

Contrairement à ce que son nom indique, le feu de saint-Elme n’est pas un feu à proprement dit. Il s’agit d’une lueur dans le ton de couleur rougeâtre et bleu qui apparait à l’extrémité d’un objet pointu dans un champ électrique. Cette lueur apparait généralement à proximité des orages, par exemple, sur le sommet du mât d’un bateau en mer.

Qu’est-ce qui produit le feu de saint-Elme ?

L’ionisation des atomes

Le feu de saint-Elme est une conséquence de l’ionisation des atomes de l’air. Le principe est le suivant :

Un atome est généralement composé de deux types de charges électriques. Des charges positives, les protons, et des charges négatives, les électrons. Les charges positives sont localisées au centre de l’atome et les charges négatives tournent autour des charges positives. De manière générale, deux charges de même signe se repoussent et deux charges de signe opposés s’attirent.

Présentation d'un atome

On dit qu’un atome est neutre lorsqu’il possède autant de charges positives que de charges négatives. Ceci n’est toutefois pas le cas d’un ion. En effet, un atome peut perdre ses charges négatives par exemple lorsqu’il se frotte avec d’autres atomes, on dit alors qu’il s’est ionisé. C’est le phénomène qui se produit dans les nuages par temps d’orage. L’air chaud présent dans le nuage monte et l’air froid descend. Les interactions entre ces deux courants d’air font qu’une partie des atomes dans le nuage se voit chargée positivement et l’autre négativement. Dans le cas du feu de saint-Elme, les particules chargées négativement se retrouvent dans la partie inférieure du nuage.

La place de l’ionisation dans le phénomène

Maintenant, imaginons qu’un bateau passe en dessous de ce nuage. Comme je disais précédemment, les charges de même signe s’attirent et les charges de signe opposé se repoussent. Ainsi, les charges électriques négatives du bateau sont repoussées au fond du bateau alors que les charges positives s’accumulent aux sommets du bateau, en l’occurence le sommet du mât.

Cette accumulation de charge positive sur la pointe du mât va alors interagir avec les molécules d’air à proximité. En effet, l’importante quantité de charges positives concentrées dans la pointe du mât va attirer les électrons des atomes dans l’air. Ces atomes dans l’air sont alors ionisés. Ils se retrouvent par conséquent chargés positivement. Ces nouveaux ions qui je rappelle, sont chargés positivement, vont à leur tour attirer les électrons des atomes à proximité pour revenir à un état électriquement neutre.

Maintenant, il faut savoir que pour extraire un électron d’un atome il faut apporter de l’énergie. En revanche, lorsqu’un électron est apporté à un ion chargé positivement, il y a libération d’énergie. Cette libération d’énergie se fait alors par l’émission de lumière. C’est cette émission de lumière qui est alors observable sur le sommet des mâts des bateaux.

Explication du rôle de la ionisation dans le feu de Saint-Elme

Pourquoi est-ce que le feu de saint-Elme est de cette couleur ?

La couleur du feu de saint-Elme est définie par la longueur d’onde de la lumière émise lors de la recombinaison des atomes de l’air. Cette longueur d’onde dépend du niveau énergétique de l’atome. Les niveaux énergétiques peuvent être différents en fonction du type d’atome. Dans l’air, les principaux atomes que l’on retrouve sont l’azote et l’oxygène. Ces deux atomes ont des niveaux énergétiques différents et donc, des longueurs d’ondes différentes. Dans le cas des atomes d’azote, la lumière tendra vers le rouge alors que pour l’oxygène, elle tendra vers le bleu. La couleur du feu de saint-Elme est alors une association de ces émissions de lumière.

Le feu de saint-Elme en quelques mots

Faisons un petit récapitulatif de ce qu’est le feu de saint-Elme. Le Feu de saint-Elme est une lueur de couleur bleu voire rougeâtre qui apparaît à l’extrémité d’un objet pointu, non mis à la terre, dans un champ magnétique. Cette lueur est la conséquence de la ionisation des molécules d’air à proximité de l’objet pointu. Tu sais maintenant tout sur ce qu’est le feu de saint-Elme. J’espère que tu auras pris autant de plaisir que moi à découvrir ce phénomène.

Si toi aussi tu as des sujets que tu souhaites que l’on explore, partage les moi dans le formulaire de contact et c’est avec plaisir que j’y consacrerai un article. À bientôt !


Tu trouveras au lien ci-dessous un article qui m’a permis de mieux comprendre le feu de Saint-Elme :

  • E.P. Lozowski, Feu Saint-Elme. Sur The canadian encyclopedia,16 décembre 2013 (consulté le 07 Août 2021) https://www.thecanadianencyclopedia.ca/fr/article/feu-saint-elme

Laisser un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

Réseaux sociaux

S'abonner à la Newsletter