Tesla a un nouveau Paratonnerre « sans pointe »
The Electrical Experimenter · Octobre 1918 · page 380
Cette page présente une traduction fidèle de l’article publié dans The Electrical Experimenter en octobre 1918, où Nikola Tesla décrit, pour le grand public, le fonctionnement de son nouveau dispositif de protection contre la foudre — breveté aux États-Unis sous le numéro U.S. Patent No. 1,266,175 le 14 mai 1918. Le document est reproduit à des fins éducatives et historiques, en conservant la formulation originale.
Une tige pointue invite la foudre —
Une extrémité arrondie la repousse
La réponse de Tesla à la tige pointue est géométrique. Un point concentre la densité électrique : plus le rayon de courbure est petit, plus la densité est grande ; au-delà d’une certaine limite, cette densité ionise l’air environnant. La tige rend donc l’air conducteur et, selon les mots mêmes de l’article, « facilite le passage du coup de foudre » : elle attire la foudre, est frappée plus souvent que ne le serait le bâtiment sans elle, et peut parfois causer des dommages aux objets voisins.
Son propre protecteur repose sur des principes diamétralement opposés : son terminal possède une grande surface, assure une très faible densité et préserve les propriétés isolantes du milieu ambiant, de sorte qu’il agit comme un quasi-repoussant plutôt que comme un attracteur. L’observation de 1904 citée dans l’article — environ 12 000 décharges en deux heures, toutes situées à moins de 31 miles du lieu d’observation — donne une idée de l’échelle des charges qu’une tige pointue est censée drainer.
Archive de la page originale : « Tesla Has New Pointless Lightning Rod », The Electrical Experimenter, octobre 1918, page 380 (scan du volume relié, 350 dpi).
THE ELECTRICAL EXPERIMENTER
OCTOBRE 1918 · PAGE 380
Tesla a un nouveau paratonnerre « sans pointe »
Nikola Tesla, expert en courants haute fréquence tels que les décharges de foudre, vient de breveter la nouvelle forme « arrondie » de paratonnerre, qu’il déclare supérieure aux anciennes pointes si familières à tous. De plus, le Dr Tesla avance de bonnes raisons pour ce changement radical dans la conception des paratonnerres.
Texte intégral de l’article, reproduit tel qu’imprimé — l’orthographe et la formulation de 1918 sont conservées.
Depuis l’introduction du paratonnerre il y a plus d’un siècle par Benjamin Franklin, son adoption comme moyen de protection contre les décharges atmosphériques destructrices telles que les coups de foudre a été pratiquement universelle.
Dans une récente discussion sur le sujet de la protection contre la foudre, le Dr Nikola Tesla, de New York, met en lumière de nombreux faits intéressants mais peu connus concernant l’efficacité réelle du paratonnerre ordinaire tel qu’il est installé sur des maisons, des granges et des bâtiments publics à travers le monde.
Selon le Dr Tesla : « L’efficacité du paratonnerre ordinaire est certes établie dans une certaine mesure grâce aux registres statistiques, mais il existe néanmoins une erreur théorique répandue quant à son fonctionnement, et sa construction présente un défaut radical en un point précis : son terminal typique pointu. » Dans sa nouvelle forme de paratonnerre protecteur illustrée ici, Tesla évite tous ces points sur les parties métalliques tournées vers le ciel, et utilise une forme et un agencement entièrement différents des terminaux.
En permettant une fuite dans l’air (la ionisation), la tige en forme d’aiguille est populairement censée remplir deux fonctions : drainer la terre de son électricité négative et neutraliser l’électricité positive des nuages. Elle fait les deux dans une certaine mesure. Mais une étude systématique des perturbations électriques terrestres a rendu palpable le fait que l’action du conducteur de Franklin, telle qu’elle est communément interprétée, est principalement illusoire. Les mesures réelles prouvent que la quantité d’électricité s’échappant même de nombreux points est entièrement insignifiante comparée à celle induite dans une zone terrestre considérable, et sans importance aucune dans le processus de dissipation. Cependant, il est vrai que l’air négativement chargé à proximité de la tige, rendu conducteur par son influence, facilite le passage du coup de foudre. Par conséquent, elle augmente la probabilité d’une décharge de foudre à proximité. Les faits fondamentaux sous-jacents à ce type de paratonnerre sont les suivants : premièrement, il attire la foudre, de sorte qu’il sera frappé plus souvent que ne le serait le bâtiment s’il n’était pas présent ; deuxièmement, il rend inoffensives la plupart, mais non toutes, des décharges qu’il reçoit ; troisièmement, en rendant l’air conducteur et pour d’autres raisons, il est parfois à l’origine de dommages aux objets voisins ; et quatrièmement, dans l’ensemble, sa puissance de prévention des dégâts prédomine, plus ou moins, sur les dangers qu’il invite.
Par contraste, le nouveau protecteur contre la foudre de Tesla repose sur des principes diamétralement opposés. Son terminal possède une grande surface. Il assure une très faible densité et préserve les qualités isolantes du milieu ambiant, minimisant ainsi les fuites, et agissant comme un quasi-repoussant pour augmenter énormément le facteur de sécurité.
La compréhension d’une seule partie des vérités relatives aux décharges électriques, et leur mauvaise application due au manque d’appréciation plus complète a sans doute été responsable de la prise par le paratonnerre de Franklin de sa forme conventionnelle pointue, mais les considérations théoriques et les découvertes importantes faites lors d’enquêtes avec un émetteur sans fil Tesla d’une grande activité, permettant d’obtenir des arcs dont le volume et la tension sont réellement comparables à ceux se produisant dans la nature, établissent immédiatement l’erreur de la notion jusqu’alors prévalente sur laquelle repose le type de tige de Franklin, et montrent la nouveauté distinctive de ce nouveau protecteur contre la foudre.
Les estimations pratiques des quantités électriques concernées dans les perturbations naturelles montrent également à quel point sont impossibles les fonctions attribuées au conducteur pointu. Un seul nuage peut contenir plusieurs milliards d’unités électriques, ou plus, induisant dans la terre une quantité équivalente, qu’un certain nombre de paratonnerres ne pourraient neutraliser en plusieurs années. En particulier pour illustrer des conditions qui doivent être rencontrées, on fait référence à un cas réel (en 1904) où il apparaît que, lors d’une occasion, environ 12 000 décharges se sont produites en deux heures, toutes situées à moins de 31 miles du lieu d’observation.
Mais bien que la tige pointue soit tout à fait inefficace dans le sens noté ci-dessus, elle possède la propriété d’attirer fortement la foudre — premièrement en raison de sa forme et deuxièmement parce qu’elle ionise et rend conducteur l’air environnant. Cela a été incontestablement établi lors de tests prolongés avec l’émetteur sans fil Tesla mentionné ci-dessus, selon les dires de l’inventeur, et c’est dans cette caractéristique que réside le principal désavantage du type de protecteur de Franklin.
La plaque imprimée avec l’article, avec sa légende originale.
Dans les figures A et B, différentes formes de tels terminaux à faible densité et leur agencement sont illustrés. Dans la figure A, il y a une coque en métal coulé ou tourné à contour ellipsoïdal, ayant sur son côté inférieur un manchon avec un bouchon en porcelaine ou autre matériau isolant, adapté pour être glissé serré sur une tige métallique, qui peut être un paratonnerre ordinaire. La figure B montre une autre forme de terminal composée de barres métalliques arrondies ou plates rayonnant d’un moyeu central, qui est supporté directement sur une tige métallique et en contact électrique avec elle. L’objectif spécial de ce type est de réduire la résistance au vent, mais il est essentiel que les barres aient une surface suffisante pour assurer une faible densité électrostatique, et qu’elles soient assez proches pour que la capacité totale soit presque égale à celle d’une coque continue des mêmes dimensions extérieures. La vue générale du bâtiment montre une coupole en forme de dôme métallique mise à la terre portée par une cheminée, servant ainsi le double but pratique de capot et de protecteur.
À partir de ce qui précède, il sera clair que dans tous les cas, le nouveau terminal Tesla empêche la fuite d’électricité et l’ionisation concomitante de l’air. Il est indifférent à cette fin qu’il soit isolé ou non. S’il était frappé, le courant passerait facilement à la terre soit directement, soit, comme dans la figure A, à travers un petit intervalle d’air, l’entrefer. Mais un tel accident est rendu extrêmement improbable en raison du fait qu’il existe partout des points et des projections sur lesquels la charge terrestre atteint une haute densité et où l’air est ionisé. Ainsi, l’action du protecteur amélioré équivaut à une force répulsive. C’est pourquoi il n’est pas nécessaire de le supporter à grande hauteur, mais la connexion à la terre doit être faite avec la précaution habituelle et le conducteur menant vers elle doit avoir une auto-induction et une résistance aussi faibles que possible. Tesla a déposé un brevet sur ce nouveau protecteur contre la foudre.
Attribution. L’article a été imprimé sans signature. L’attribution la plus souvent avancée — et celle enregistrée dans nos propres notes — est Hugo Gernsback, éditeur et directeur de publication de The Electrical Experimenter, qui a suivi le travail de Tesla de près et a écrit une grande partie du matériel technique du magazine. C’est une attribution probable, mais non confirmée : aucun nom n’apparaît sur la page imprimée.