TROISIÈME NOTE
M. — Description d*iiii conp de fondre ajant frappé nn édifice mnni d'un paratonnerre en Ion é(at.
Dans une troisième noie publiée en 1874 ("), j'ai décrit en détail un coup de foudre qui a frappé l'église de Sainte-Croix, à Ixclles-lez-Bruxellos. Cet accident a fourni la démonstration qu'un paratonnerre, en parfait état, d après les anciennes données, a été insuffisant pour préserver une partie de l'église comprise cependant dans les zones de protection admises par Clinrles, Gay-Lussac et même la Commission des paratonnerres des édifices municipaux de Paris.
91. — Fornniles admises ou proposées pour la délimitation de la zone de protection des paratonnerres depuis Gaj-Lassac, 18! 3. — Formules arbitraires que Ton peut en déduire.
Voici diverses formules proposées pour définir la zone de protection. Quelques anciennes observations paraissent avoir constaté des coups de foudre sur des parties de bâtiments, qui se trouvaient à une distance de la tige, égale à trois ou quatre fois sa hauteur au-dessus de leur niveau, Gay-Lussac admettait que :
1'* Un paratonnerre peut défmdre efficacement^ autour de lui, des atteintes de la foudre, un espace circulaire d'un rayon double de sa hauteur.
2"* On a été porté ensuite à dire que :
L'action protectrice est étroitement circonscrite dans Vintérieur d'un cane circulaire droit dont la tige du paratonnerre est l'axe et dont le rayon de base est double de la hauteur.
La Commission spéciale, chargée d'étudier l'établissement des paraton-
(») Bulletins de V Académie royale des sciences de Belgique, t. XXXVHI, 1874*
nerrcs dos édifices municipaux de Paris, admettait, dans son rapport de* mai 1875, que :
5* Dans vne construction ordinaire^ une tige protège efficacement le volume d*un cône de révolution^ ayant la pointe pour sommet ^ et la hauteutde citte tige y mesurée à partir du fuilage^ multipliée par y, 75, pour ragon de base.
Mais au lîeu du cône, défini comme je viens de le dire, on pourrait, à la rijriieiir, admciirc en restreignant la zone admise par Cay-Lussac.
4" Qu'uni paratonnerre peut défendre efficacement autour de lui, des atleiiiles de la foudre ^ un espace circulaire d'un rayon égal à sa hauteixr. CVsi, en cflct, ainsi que M. Ferd.-E. Cliapman, inspecteur des fortificaiions en Angltirrrc, définit la zone pour les magasins à poudre. Mais remarquons, ronimo nous le verrons plus loin, (\y\(t la hauteur est prise à partir du sol. Ce nVst pas absolument ainsi que Gay-Lussae Tentendait dans son instruction de 1823; il disait en effet qu'il était prudent d'armer les églisvs de paratonnerres^ en admettant que ceux du clocher ne protègent efficacement autour d'eux qu'un espace d'un rayon égal à leur hauteur au-dessus du failage de leur toit (*).
En 1862, dans son instruction sur la construction et rétablissement des paralonu' rres, après son étude statistique sur les coups de foudre, W. Dnprez disait : // est probable que les paratonnerres des tours et des clochers^ par suite de leur grande élévation^ étendent leur sphère d'action plus loin que s'ils étaieiH moins élevés; mais comme l'expérience n^a encore rien appris à cet égard, il sera prudent d*armer les paratonnerres, en admettant que ceux des clochers ne garantissent efficacement autour d'eux, comme dans le cas de paratonnerres établis sur des édifices peu élevés, quun espace circulaire d'un rayon double de la hauteur de chaque tige au-dessus de son point d'attache (*).
Il n'adnieitait donc pas, à la suite de ses études statistiques, la restric* tion de Gay-Lussae.
En 1854-1855 (s), Poujilcf, dans ses rapports, fait la même restriction que Gay Lussac, ajoutant que ces règles reposent sur des bases où il entre beaucoup d'arbitraire.
Pouilkt revient sur celte question (^) en 1868; il donne les hau»
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(•) Pages 1 1, 4-2, 43 el 44 des Instructions de V Académie de Paris, édition de 1874.
(3) Atonileur belge ^u ^ mai I8C2.
(") /iiSirurtiohSt pp. 75 f l 73.
0) /n«/ri/c//c/7iî, pp. 138, 159, 142 et 143.
teurs des tiges, comprises entre 5 et 10 mètres, niais, en moyenne, de 6 à 8 mètres; il les dislingue en tiges principales et tiges secondaires.
Il donne deux règles : 1"* il faut placer des liges principales sur tous les points culminants du failage : pavillons, dômes, etc.; 2'' quant aux tiges secondaires, il donne une règle qu*il considère comme moins précise et moins générale; elles ne doivent pas être écartées Tune de Tauire de plus de 25 à 50 mètres quand, entre elles, il se trouve des objets en saillie, mais quand il n'y a pas d objets en saillie, on peut placer, sans inconvénient, ces tiges à des distances de 50 à 60 mètres.
Je me demande comment, dans ces cas, on entend interpréter la règle générale admise pour la zone de protection. On voit parfaitement rhésitalion de Tillustre rapporteur de TAcadémie de Paris dans ces passages, qui me semblent, eu égard a la zone de protection admise, donner lieu à des placements assez arbitraires, ou, moins en harmonie avec la zone admise, si, prenant le plan des toitures des édifices et traçant des cercles autour de chaque tige, avec le ra}on de protection que Ion admet, on ne couvre ainsi toute la toiture par des cercles, dont lensemble la recouvre complètement.
Cest ee que font quelques constructeurs, encore aujourd'hui, admettant que faction protectrice s'étend au volume du cylindre ayant la hauteur de la tige pour axe et un rayon double de cette hauteur; ces constructeurs semblent ne tenir aucun compte des saillies possibles; ces saillies peuvent se trouver en dehors du volume défini par les constructeurs qui n'admettent, comme volume de protection, qu'un cône dont le rayon de base est également double de la hauteur de la tige.
Ajoutons que, dans ces derniers temps, M. W.-G. Adams, F. R. S. président de la Commission anglaise dVnquéte sur les paratonnerres, constatait dans Tune des séances du Congrès international des électriciens (*), qu'en Angleterre, on suppose, généralement, que :
5* Le rayon de base du cône de protection est égal à la hauteur de la pointe du paratonnerre au dessus de la surface du sol.
Je ne vois pas, en calculant le volume de l'espace préservé d'après cette règle, pourquoi l'on n'admettrait pas comme possible, aussi, que l'espace préservé se représente par :
6" Un cylindre ayant un rayon de base égal à la moitié de la hauteur de la tige.
(*) Comptes rendus des travaux du Congrès international des électriciens, p. 194.
'. Mais après lui, M. W.-II. Preece, F. R. S., ingénieur électricien en chef des télégraphes anglais, s'appuyant sur le calcul et sur des données théoriques y a donné la régie suivante (il ajoute cependant que c'est tobservation qui doit décider) :
7* Un paratonnerre protège absolument un espace solide^ limité par tme surface de révolution dont la demi'courbe méridienne est constituée par un quart de cercle de rayon égal à la hauteur du paratonnerre et tan^ gent : 1* à celui-ci à son extrémité supérieure; 2* à l'horizontale pMsant par sa base (*).
Je ne vois pas de raison , vis-à-vis de quelques observations faites par sir William Snow Harris, pour ne pas admettre comme possible :
8* Que la zone de protection est limitée au volume d'un cône ayant pour rayon de base la moitié de la hauteur de ta tige*
Le volume déterminé ainsi serait assez rapproché du précédent, mais la forme en diffère beaucoup.
A titre de simple renseignement, je crois devoir citer la règle que Perrot déduit de ses expériences :
9** • Au lieu de protéger circulairement autour d'elle^ la tige du para-' » tonnerre attire les corps électtisés sur toute sa longueur et provoque le » coup foudroyant. La pointe seule a une action protectrice^ mais unique'^ » ment dans l'hémisphère supérieur au plan passant par cette pointe » prise comme centre, »
Je crois inutile de rappeler les opinions qui étendent la zone de protection bien au delà de la règle de Gay-Lussac.
99m — La zone de protection a(l(iiise va constamment en diminuant depuis Gaj-Lussac.
Un fait doit frapper Tattcntion : On voit que, depuis 1825, la zone de prottction, déterminée par les règles admises dans la pratique, aller constamment en diminuant.
Revenons au coup de foudre de Téglise d'Ixelles.
J*ai étudié, avec beau6oiip de soin, ce coup de foudre; je le décris dans ma note, en donnant des détails complets.
La foudre a atteint un point de transept situé dans le volume d'un cône, ayant la pointe du clocher pour sommet et la hauteur de la tige, multipliée par un rayon de base inférieur à 1,25. La règle posée par la
{*) Comptes rendus des travaux du Congrès international des électriciens^ p. 185.
Commission municipale (k Paris est donc en di^faut, dans ce ca9, comme dans d*an(res encore et pnrmi lesquelles le coup dcibudre sur la caserne du prince Eugène de Paris (*).
Copendanl la Commission maintient sa loi, même en 1881, comme cela parait résulter de linspccfion du modèle de pnrntonnorre de riiôlel Carnavalet, exposé dans le pavillon de la ville de Paris à rKxpos:lion d'électricité. Il est à remarquer que le point frappé, à I église d*Ixcllcs, se trouve au delà de la zone de protection donnée par M. Adams et, à plus forte raison, en dehors de celle admise par M. Prcece; ce point pouvait donc être frappé.
Je constate aussi que M. Adams cite deux cas dans lesquels la foudre est tombée en dedans du cercle, a}nnt pour rayon la simple hauteur du paratonnerre; mais,.ajoutent W. Adams et les autres mcmhrcs de la Commission, les faits ne sont pas rapportes clairement, bien qu'ils soient pris dans le travail de M. Duprez, Slnlistique des coups de foudre qui ont frappé des paratonnerres (^), De plus, le professeur T. lia} ter-Lewis, qui a réd'gé Tcxlrait du travail de M. Duprez ('), fait rt mar(|uer ecriaiiics contradictions qu*il prétend trouver dans ce travail. JVngnge Us lecteurs à recourir au travail original de M. Duprez (♦^ pour bien se rendre compte de ces données.
En effet, page 27, M. Duprez dit, nettement, ce que M. Adams lui fait dire, comme on le verra dans la citation complète que je donne |)his loin, et, tandis que dans sa conclusion (p. 30, n"* 2G) il dit qu'aucun des cas cités dans le n" 25 n'infirme la règle généralement admise; or les deux cas rapportés par iM. Adams sont compris dans ceux analysés dans ce même n" 2S, c'est-à-dire que le paraîonnerre n'a pas éten<lu sur» nction préservatrice à une dislance égale à la simple hauteur verticale de la .pointe, au-dessus du point qui reçut le coup de foudre.
tB. — Zone de protection admise par NM. les Hiuistrcs de la Guerre, en France et en Angleterre; doutes émis â ce sujet.
Les instructions du Ministre de la Guerre, en Angleterre, donnent beaucoup moins d'étendue à l'espace protégé que celles du Minisire do la Guerre, en France; elles ne sont, en délinitive, que la reproduction des
(«) Voir plus loin 42.
(«) Voir Report ofthe lightning Conférence, p. 15.
(5) Voir Report ofthe lichlning Conférence, pp. C6-97.
(*). Voir t. XXXI des Mémoires de l'Académie royale de Belgique, l»59, pp. 37 à 30.
opinions de sir William Snow Harris, publiées depuis un demi*siècle. Voici ce que disent les instructions anglaises : Aucune limite précisent' peut-être assignée qiuinl au pouvoir protecteur des conducteurs. En Angle^ terre on admets en général, que cette limite de protection est égale à la hauteur de la pointe au-dessus du soL Cela peut être suffisamment correct en pratique, mais on ne peut pas toujours s'y fier (*).
lêé, — QaViitclid-on par baufcur d'un paratonnerre? — Opinions et observations de H. le professeur Duprcz«
Je ne puis m'empécher de poser, de nouveau, une question très importante a propos de la soi-disant zone de protection.
En eflet, quelques savants comptent la zone de protection, à partir du haut de la pointe du paratonnerre jusqu'au sp\ ; ce mode est très simple et on sait directement à quoi s'en tenir.
Il me semble qu*il doit en éire tout autrement, lorsqu'on donne à la règle de Gay-Lussac l'énoncé suivant : « L'espace protégé efficacement » autour d'eux par les paratonnerres s'étend à un rayon double de la » hauteur de chaque tige, au-dessus de son point d'iUlache, »
En appliquant cette règle, si toutefois je la coniprcnds bien, on n'aurait, dans certains cas, par exemple, pour la préservation des clochers, des flèches des églises et des mâts des navires, qu'un espace très limité, comparé à l'ensemble de l'édifice, ou du navire.
Mais il me parait nécessaire que je m'explique en reproduisant le texte exact du mémoire (*) de M. Duprez. Sur onze descriptions d'cdinccs et de navires foudroyés sans que la foudre ait frappé les paratonnerres, qui y étaient placés, ee savant n'a pu, que dans quatre cas, réunir les éléments nécessaires pour déterminer les distances auxquelles s'est étendue l'action préservatrice des paratonnerres.
(') No précise limit ean he fixed ta protecting power of conductors. In England the Hmit is usualiy (issumed as being the radius of the heiyht fram the ground. Il may be sufficient bij correct for practical purposts but cannât alœays be reiied upon. (Report or
THB RICaTNlNG ROD CO^FERE.^CB, p. 71.)
(*) Statistique des coups de foudre, t. XXXI des Mémoires de r Académie royale de Bel" gique, 1859, pp. 26, 27, 28 et 59.
L*âuteur donne un tableau, extrait de son deuxième catalogue, dans lequel, pour ses quatre cas, eu égard à leur importance, il fait connaître tous les éléments.
Voici le tableau
Longueur de la tige et hauteur de la pointe au-dessus de la partie de i*édifice sur laquelle la tige est iixee •• •• ••'••••
Hauteur de la pointe au-dessus du point foudroyé, comptée dans le sensYcrtical
Distance horizontale du point foudroyé au prolongement inférieur de la tige ; . .
