Qu’est ce qu’un orage volcanique ?

D’où viennent les éclairs lors d’une éruption volcanique ? On vous explique ce qu’est un fameux « orage volcanique ».

L’Etna vient d’entrer en éruption, et sur les images capturées par le photographe sicilien Marco Restivo, on peut observer l’apparition d’éclairs dans le nuage de cendre. On avait pu observer ce phénomène naturel étrange également lors de l’éruption du volcan Calbulco au Chili, plus tôt cette année. Ce phénomène se nomme « orage volcanique ». Mais comment se forme-t-il et qu’est-ce réellement ?

Peu de phénomènes peuvent rivaliser avec la beauté brute et la puissance dévastatrice d’un orage en furie, sauf une éruption volcanique particulièrement violente. Mais quand ces deux forces naturelles se rencontrent, le spectacle qui en résulte peut être si sublime qu’il défie la raison.

La photo de présentation ci-dessus contient des informations importantes sur la formation d’un orage volcanique. Elle a été prise par le photographe allemand Martin Rietze, lors d’une visite au volcan Sakurajima au Japon en février 2013. Seul les très grandes éruptions peuvent générer de grands éclairs comme ceux qu’on voit sur cette photo.

Les petites éruptions ont tendance à être accompagnées par des orages moins importants, qui peuvent être difficiles à repérer à travers d’épais nuages de cendre. De plus, l’activité orageuse est plus élevée au cours des premiers stades d’une éruption, ce qui rend d’autant plus difficile à capturer en photo.

Crédit photo: Discovery

Rencontre de charges opposées

Il se trouve qu’étudier les orages volcanique est tout aussi difficile. La première tentative d’observation scientifique a été faite lors de l’éruption sur l’île volcanique Surtsey en Islande en 1963 (photo ci-dessus). Les résultats de l’étude ont été décrits plus tard dans un numéro de mai 1965 de la revue Science:

« Les mesures de l’électricité atmosphérique et des observations visuelles et photographiques nous portent à croire que l’activité électrique est causée par l’éjection du volcan dans l’atmosphère de matériaux porteurs d’une importante charge positive ».

Traduction? Les chercheurs ont émis l’hypothèse que l’orage volcanique est le résultat de la rencontre entre la charge positive projetée vers le ciel, et la charge opposée s’accumulant dans le sol. Lorsque les particules de cendres sont éjectées dans les airs, elles voyagent rapidement et se percutent au passage. C’est cette « recette », ces violents mouvements, qui ont pour effet de charger électriquement les particules.

Peu d’études sur le sujet

Plus de 50 ans se sont écoulés depuis l’éruption du volcan Surtsey en novembre 1963. Pourtant, seules quelques études sont parvenues à formuler des observations pertinentes à propos des orages volcaniques. L’une des plus importantes a été publiée en 2007, après que des chercheurs ont eu recours aux ondes radio pour détecter un type jusqu’alors inconnu de foudre provoquée par le cratère du volcan Augustine en Alaska en 2006.

« Au cours de l’éruption, de grosses étincelles proviennent directement de la bouche du volcan et montent vers l’intérieur de la colonne qui est expulsée par celui-ci. Les résultats des études ont montré que quelques éclairs se sont dirigés vers le haut, à partir du sommet du volcan, vers l’intérieur du nuage volcanique qui était en train de se former », avait déclaré le co-auteur Ronald J. Thomas dans une interview en 2007 au National Geographic. « Nous avons vu beaucoup d’activité électrique lors de l’éruption et même quelques petits éclairs allant du sommet du volcan vers le haut du nuage. Cela n’avait pas été remarqué avant. »

Les observations suggèrent que l’éruption a produit une grande quantité de charge électrique, ce qui corrobore l’hypothèse de 1963. Mais l’éclair nouvellement identifié a engendré une énigme intéressante: d’où, exactement, ces charges proviennent-elles? « Nous ne savons pas si elles sortent du volcan ou si elles se créent juste après, » explique Thomas. « Une des choses que nous devons savoir est qu’est ce qui génère cette charge. »

Des tests menés en laboratoire

Les orages volcaniques étant très rarement observés, du fait de l’isolement de la plupart des volcans, une équipe de l’université Louis-et-Maximilien de Munich a recréé le phénomène en laboratoire en 2013 et a publié ses travaux dans la revue Geology. En projetant des cendres volcaniques au moyen de gaz pressurisé, ils ont recréé une éruption volcanique. Les chercheurs ont alors constaté l’apparition de petits éclairs.

Etudiant le phénomène, ils indiquent que « les éclairs sont contrôlés par la dynamique des jets chargés de particules, et par l’abondance de particules fines. Le mouvement relatif d’amas de particules chargées génère le potentiel électrique qui est nécessaire pour les éclairs. » Cela signifie que les particules fines se frottent les unes aux autres, vérifiant ainsi l’hypothèse selon laquelle elles génèrent leur charge électrique, provoquant ensuite les éclairs lorsqu’elles sont propulsées dans l’atmosphère.