Objet et lieux particulièrement exposés
et fréquence des coups de foudre

La quantité de foudre et sa violence sont les éléments les plus importants dont il faut tenir compte dans l'établissement des risques. Mis à part le degré d'influence que la géographie et la topographie d'une région peuvent exercer sur le nombre d'orages électriques et leur violence, l'indice le plus significatif est sûrement l'établissement des pronostiques concernant la fréquence des coups de foudre dans une région; c'est-à-dire le nombre de décharges par mille carré par année. La quantité est le produit du nombre d'orages par année multiplie par
leur durée.

Les statistiques relatives au nombre de coups de foudre par mille carré par année sont en moyenne une ou deux fois plus élevé que le nombre de jours orageux annuels. Par exemple, Utica ayant environ 30 orages électriques par année sera vraisemblablement soumis à un bombardement de 30 a 60 décharges par année par mille carré. En procédant de la même façon, vous pouvez calculer vous-même l'intensité du bombardement qui sera dirigé contre votre propre ville.

Les conditions locales peuvent avoir une influence considérable sur le choix des sites qui seront frappés. Il est important de se rappeler que tout objet s'élevant sensiblement au dessus de la hauteur moyenne de son entourage devient plus exposé à la foudre. Par exemple, tout objet isolé faisant saillie sur la surface plane d'un pré qui reçoit une trentaine d'orages par année et dont la densité des coups reçus est faible, deviendrait la cible d'un nombre de coups proportionné à sa hauteur, tel qu'indiqué au tableau suivant :

Les édifices plus élevés que leurs voisins sont également plus exposés à la foudre, ainsi que le démontrent les études faites à l'Empire State Bldg. ( 1265 pieds) qui reçoit en moyenne 23 décharges par année.

Les objets élevés tendent à détourner vers eux et à intercepter pratiquement tous les éclairs ayant une autre destination, et ce, dans un rayon égal à une fois leur hauteur. C'est ce principe qui explique pourquoi les bâtiments d'une ferme isolée, même s'ils ne sont élevés que de 20 ou 30 pieds, sont frappés plus souvent par la foudre que les bâtisses de même hauteur situées dans les villes.

Dans les rues des villes ou des centres résidentiels typiques, chaque résidence particulière n'est pas isolée et ne représente qu'une unité au milieu d'un grand nombre de bâtiments semblables. La différence de hauteur entre toutes les structures individuelles est donc de peu d'importance et n'influencera que peu ou pas du tout le choix de le bâtiment qui sera frappée. Par contre sur une base de surface seulement, si votre voisinage est frappe 50 fois par année par mille carré, et si votre propriété mesure 200 x 300 pieds (1/450 de mille carré), alors vous pouvez vous attendre à recevoir votre part de coups, et ceci avec une probabilité de un coup par 5 ans et beaucoup plus si vos bâtisses sont isolées.

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La tendance qu'ont les objets élevés à intercepter la plupart des éclairs destinés à d'autres cibles situées à l'intérieur d'un cercle dont le rayon serait égal à une fois la hauteur peut être utilisée efficacement comme moyen de protection selon le principe du "cône de protection". C'est d'ailleurs sur ce principe que repose le fonctionnement adéquat des paratonnerres et des bornes aériennes reparties sur les parties les plus élevées, les saillies, et sur les toits selon des normes bien établies. Un tel principe est également utilisé pour protéger les réservoirs d'huile, les soutes à munition ou les sous-stations électriques. On érige des mats métalliques élevés, bien munis de bornes aériennes et terrestres qu'on dispose selon les besoins : le cône ou "angle écran" étant de telles dimensions qu'il attirera vers lui et interceptera presque toutes les décharges destinées à la surface à protéger.

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Dans le principe du cône de protection, la surface protégée est celle comprise à l'intérieur d'un cône ayant le sommet du mat (ou autre point élevé) comme extrémité et dont les côtés s'étendraient à une base circulaire d'un rayon égal à une fois la hauteur (angle écran de 45°). La sécurité offerte par le cône de protection peut être affectée par l'altitude des nuages orageux relativement à la hauteur des objets terrestres. Une protection supplémentaire est requise. Un cône de protection de 0.6 à 1 (rayon X hauteur) ou angle écran d'environ 30° assurera une protection plus efficace de l'ordre de 999/1000.

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Les rapports de la 1 à 1 (rayon X hauteur) du cône de protection sont basés sur des tests pratiques et sont reconnus par les codes existants de l'Association canadienne des normes et les Underwriters Laboratories Inc. De plus, le véritable cône de protection formé par les tiges élevées du système de paratonnerre ordinaire, possède probablement certains facteurs supplémentaires de sécurité en vertu de l'augmentation de la hauteur réelle obtenue grâce aux serpentins lumineux émis par les pointes à l'instant qui précède immédiatement l'éclair, élevant ainsi la hauteur effective jusqu'au point de rencontre des serpentins lumineux ascendants et de l'éclair qui se dirige
vers le sol.

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Toutefois, le principe de base du cône de protection n'est pas infaillible. Il se peut qu'en de rares occasions, l'éclair frappe même à l'intérieur d'un tel cône. Un arbre élevé, situé près de votre bâtiment, peut lui offrir un certain cône de protection et servir d'écran contre les coups directs si elle est bien située à l'intérieur du cône de protection offert par l'arbre. Ce n'est pas la cependant une relation bien favorable. L'arbre peut être foudroyé et ses grosses branches s'écraser sur le bâtiment, ou encore l'éclair peut suivre l'arbre jusqu'à une certaine hauteur du sol puis ricocher sur le bâtiment causant autant de dommages qu'un coup direct. Il est même arrivé que la foudre ait pénétré à l'intérieur des bâtisses en suivant les racines d'arbres voisins.

Ce phénomène est particulièrement à redouter dans le cas des ormes. Un paratonnerre dont les pointes dépasseraient la cime de l'arbre à protéger et dont le conducteur serait relié à des prises de terre fichées à son pied le protégerait efficacement contre tout danger d'éclatement.

En conséquence, là ou des arbres élevés sont situés près d'une construction et pourraient représenter une cible manifeste et plausible pour la foudre, la prudence recommande d'y installer un conducteur afin de prévenir leur destruction. Et ce, en complément d'une installation complète de paratonnerre ordinaire sur le bâtiment afin d'assurer une protection réelle et durable aussi bien contre les décharges par ricochets que contre les coups directs. Dans tous les cas, les bornes à la terre installées au pied de l'arbre doivent être complétées par des conducteurs enfouis, raccordés à des sols sûrs et à des corps métalliques tels que les conduites d'eau.

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Illustration du "cône de protection" ou angle-écran. La bâtisse A située à l'intérieur d'un cône 1 à 1 (rayon par hauteur) ou d'un angle-écran de 450 sera protégée contre pratiquement tous les coups.

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La foudre peut tout aussi bien frapper des constructions de bois, de pierres ou de métal que des mats, des poteaux ou des arbres de tous genres, de hauteurs et de risques comparables. Toutefois, l'on sait que durant la descente du trait pilote vers la terre, les charges terrestres se ruent vers la région située directement sous le traceur, causant suffisamment de concentration pour provoquer l'émission vers le ciel de serpentins longs de plusieurs pieds qui attireront vers eux le trait pilote descendant. C'est pourquoi les bornes aériennes sont utilisées comme les plus hauts prolongements du paratonnerre dissipant les charges accumulées dans le sol et guidant la foudre vers le conducteur

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