|
|
|
La Terre, berceau de l'Humanité Les marées (VII) Les océans subissent les effets de la force de gravité suite à l'attraction de la Lune et du Soleil mais également en fonction de la forme des reliefs sous-marins. Cette attraction engendre les marées, tant sous la mer que sous la croûte terrestre.
En un point donné de la Terre, les mouvements de la Lune provoquent une marée toute les 12h 25m. Le Soleil, dont l'attraction est trois fois moindre que celle de la Lune provoque à son tour une marée toutes les 12 heures précises. Ce mouvement combiné provoque d'un jour à l'autre un retard de 50 minutes entre chaque marée, raison pour laquelle les observatoires astronomiques rédigent des éphémérides à l'intention des marins et des pêcheurs. Sur nos côtes européennes, les marées sont dites "semi-diurnes" car elles présentent deux maximums (marée haute) et deux minimums (marée basse) pour chaque jour lunaire. Enfin, tous les 15 jours, la Lune et le Soleil sont en conjonction avec la Terre (à la pleine Lune et à la nouvelle Lune) et amplifient le déplacement des eaux : se sont les marées de "vives-eaux". Elles seront d'autant plus fortes lors des équinoxes (printemps, automne), lorsque le Soleil traverse l'équateur. Inversement, en quadrature, lors du premier et du dernier quartier de Lune, nous assistons aux déplacements d'eaux minimums, il s'agit des marées de "mortes-eaux". Sur les côtes de la Manche la marée monte avec une vitesse inférieure à 1 m/sec (3.6 km/h), tandis que les oscillations maximales sont enregistrées dans le fjord de Bodo en Norvège où le courant atteint la vitesse de 7.8 m/sec (28 km/h). Enfin, rappelons à l'intention des fans d'astrologie que la Lune ne provoque pas la montée de sève dans les plantes et ne participe nullement au destin des hommes si ce n'est en illuminant nos soirées romantiques d'une clarté blafarde... Les vagues Les vagues de l'océan sont provoquées par l'action du vent qui, en fonction de sa force et sa direction, va former des creux plus ou moins importants, orientés et périodiques. Ces vagues sont soit formées par le vent local soit par un vent éloigné de la zone d'observation. Dans ce dernier cas on parle de houle plutôt que de vague. On peut ainsi facilement identifier à la surface de la mer quatre ou cinq formes d'ondes différentes présentant des périodes plus ou moins longues et des orientations spécifiques. En eaux profondes, la longueur d'onde moyenne d'une onde est de l'ordre de 100 mètres et généralement plus de deux fois inférieure à la profondeur de l'océan. Il s'agit d'ondes dites courtes. En eaux peu profondes, la longueur d'onde des ondes est généralement plus de 20 fois supérieure à la profondeur de l'océan. On parle d'ondes longues. Ces ondes obéissent à un modèle mathématique simple appelé le modèle linéaire. La cambrure de ces vagues est relativement faible. Pour les ondes courtes (la houle notamment), leur vitesse de propagation est proportionnelle à leur longueur d'onde. Pour les tsunamis (ondes longues), leur vitesse varie également en fonction de la profondeur d'eau.
Depuis qu'ils explorent les mers, des marins-pêcheurs ou au long-cours ont rapporté quelquefois avoir observé d'immenses vagues, plus haute que leur bâtiment. Parfois la mer présentait une faible houle avant que cette vague ne surgisse de l'horizon. Tous disent ne jamais avoir vu de vague aussi haute, formant un véritable mur d'eau de 30 m de hauteur devant leur navire. La plupart des navires ayant affronté ce phénomène disparurent corps et bien sans que les scientifiques ne comprennent réellement ce qui s'était produit. En fait, les océanographes et les physiciens n'ont jamais pris les histoires de vagues géantes au sérieux car ces vagues mesurant soi-disant jusque 30 m de hauteur ne s'expliquaient pas dans le cadre du modèle linéaire et n'étaient pas associées à un tsunami. A l'image d'une courbe gaussienne, selon le modèle linéaire ce type de vague n'a qu'une chance sur 10000 d'apparaître, autrement dit une fois tous les 10000 ans. Or les marins en observant soi-disant régulièrement, il devait donc s'agir encore une fois d'histoires exagérées... Jusqu'au jour où un supercargo des plus modernes disparut corps et biens dans l'Atlantique Nord à la Noël 1995. Mis à part la tempête, rien n'expliquait ce naufrage d'autant que ce navire était prévu pour supporter les vagues les plus violentes, dont la force de pression pouvait dépasser 15 tonnes/m2. Plusieurs accidents similaires ayant gravement endommagés des bateaux cargos (proue ou coque éventrée de part en part ou sur plus de cent mètres carrés) et parfois conduit à leur naufrage, vu les risques qu'encourraient visiblement les équipages et devant l'impact économique de ces accidents, dans les années 1990 des océanographes et des physiciens ont pris le problème à bras le corps et ont orienté leurs radars vers la surface de la mer pour étudier le phénomène de houle. Au bout de quelques années d'études réalisées à la fois à partir de plate-formes pétrolières offshore et par satellite, ils découvrirent que des courants océaniques pouvaient amplifier la houle si celle-ci se propageait dans le sens contraire à celui du vent dominant. Ce phénomène est par exemple bien visible en Afrique du Sud où occasionnellement le vent soufflant du sud-ouest entre pour ainsi dire en collision avec un courant océanique de surface venant du nord-est, donnant lieu à des vagues pouvant atteindre 30 m de hauteur ! Un phénomène identique se produit en Norvège et dans l'Atlantique Nord. Ces vagues sont donc prévisibles dans une certaine mesure et peuvent être observées par satellite (radar). La vague scélérate Alors que les vagues ordinaires (jusqu'à 15 m de hauteur) obéissent aux mêmes lois que les petites vaguelettes, quelques dizaines de vagues géantes isolées et atteignant 28 à 30 m de hauteur observées dans les années 1980 et 1990 s'écartent résolument du modèle linéaire. Si on suit la théorie classique de formation des vagues, statistiquement une vague géante de 30 m ne peut se manifester durant une tempête qu'une fois tous les 10000 ans. Or, selon les statistiques tenues à jour par les sociétés d'assurances, à ce jour il semblerait que 200 supertankers et porte-conteneurs furent coulés par des vagues géantes. En moyenne, un navire par mois affronterait ce genre de vague ! Leur fréquence réelle dépasse donc largement les prédictions du modèle linéaire. Aucune théorie ne semblait expliquer leurs apparitions répétées. C'est alors que les mathématiciens ont découvert l'existence d'un autre type de vague inconnue jusqu'alors, la vague scélérate ("freak" ou "rogue" wave en anglais). Il s'agit d'une vague isolée qui se développe de manière aléatoire, pas nécessairement à la jonction de deux contre-courants, et qui peut former un mur d'eau de 30 m de hauteur ! Elle obéit en fait à un modèle non linéaire de l'équation de Schrödinger que l'on connaît bien en physique quantique. En comparant son profil à celui des rares vagues géantes dont on a pu mesurer les caractéristiques, les mathématiciens découvrirent que leurs amplitudes étaient identiques. Finalement les marins avaient raison ! A lire : Freak waves, rogue waves, extreme waves and ocean wave climate
La vague scélérate est un véritable monstre qui n'épargne rien ni personne. Appliquant une loi quantique aux effets macroscopiques, cette vague n'est pas le résultat d'un tremblement terre, des effets du vent ou d'un contre-courant. Elle apparaît réellement à l'improviste, absorbant l'énergie des vagues adjacentes pour s'amplifier et former un véritable mur d'eau dont la cambrure est très prononcée, offrant des parois pratiquement verticales sur des centaines de mètres de longueur. Sachant que 1 mètre cube d'eau pèse 1 tonne, une vague ordinaire de 3 m de hauteur qui s'abat sur un navire présente une pression d'environ 1 tonne/m2. Cela représente 100 gr/cm2 et un bateau fabriqué en résine ou en plastique peut y résister. Une vague de 6 m de hauteur engendre déjà une pression de 6 tonnes/m2 et requiert de préférence une coque et un habitacle renforcés ainsi qu'un moteur de forte puissance (remorqueur, vedette, etc). Un mur d'eau de 90 m de longueur et de 7 m de hauteur pèse environ 50000 tonnes ! Mais avec ses 30 m de hauteur, une vague scélérate ne suit plus le mouvement de la houle. Sous son propre poids ce mur d'eau vertical finit par se briser et la masse d'eau s'abat sur le navire et son équipage situés au creux de la vague avec une pression atteignant 100 tonnes/m2 ! Quand on sait qu'un supercargo fabriqué en acier est prévu pour résister à une pression de 15 tonnes/m2 et est capable moyennant des dégâts plus ou moins importants de résister à une pression de 30 tonnes/m2, on comprendra que dans de telles circonstances, une vague scélérate s'effondrant sur un navire le brisera et l'engloutira, quelle que soit sa taille. C'est ainsi que plusieurs supertankers ont vu leur proue ou leurs flancs éventrés par des vagues scélérates, donnant l'impression qu'une bombe avait explosé à bord. Certains navires ont subit des brèches de plusieurs dizaines de mètres de longueur, la vague emportant jusqu'à 5500 tonnes d'acier ! Pourtant les dimensions et la masse de ces navires sont imposantes. En 2006, le record était détenu par l'Emma Maersk, un porte-conteneurs appartenant à l'armateur danois Maersk Sealand. Ce navire mesure 397 m de longueur (4 terrains de football !) et 56 m de hauteur (un building de 18 étages !). Il présente un tirant d'eau de 30 m, pèse 160795 tonnes et charge 11000 containers de 20 pieds (EVP) ! Il est équipé de 5 moteurs diesel développant au total 11000 BHP ou 80000 kW. Il est conduit par seulement 13 membres d'équipage. Malgré ce gabarit exceptionnel, comme toute la flotte de cargos, ce ne sont que des coquilles de noix comparés à la puissance développée par une vague scélérate. Dans ce contexte, on comprend mieux aujourd'hui pour quelles raisons on ne retrouve en général aucune trace de leur nauvrage. Il est donc probable qu'à l'avenir les nouveaux bateaux cargos seront construits différemment afin, espérons-le, de pouvoir résister à l'assaut de ces vagues scélérates imprévisibles et très dangereuses. Ceci dit, on a constaté que de nombreux supertankers se sont abîmés en mer au large de l'Afrique du Sud. On sait aujourd'hui qu'ils naviguaient dans un courant chaud propice au développement des vagues scélérates. Depuis plusieurs années, tous les navires y compris les porte-avions sont obligés de naviguer à plus de 1000 miles des côtes d'Afrique du Sud pour éviter de rencontrer une vague scélérate. Il existe une région similaire en mer du Nord. A lire : L'eau, l'or bleu
D'où vient l'eau de la Terre ? Alors que nous explorons les mers, au hasard d'un escale on découvre que certains sols sont spongieux et qu'il existe ci-et là des geysers ainsi que des sources d'eau douce. C'est ainsi que nous vient à l'esprit la question de savoir si l'eau des océans représente-elle tout l'eau de la Terre ? Le bilan complet de l'eau considère que l'eau contenue dans les océans ainsi que dans l'atmosphère ne représente finalement que 50% de la quantité d'eau présente sur Terre. L'eau qui ruisselle en surface, dans les cavernes et surtout emprisonnée dans les roches jusqu'à plusieurs kilomètres de profondeur représente à son tour 50% de l'eau terrestre ! D'où vient toute cette eau ? Je vous suggère de vous reporter au dossier consacré à l'eau et en particulier à l'article sur l'origine de l'eau pour avoir quelques éléments de réponse. Telles sont en quelques mots les caractéristiques physiques de la Terre, un thème aussi vaste que son sujet. Dans d'autres articles nous nous étendrons sur les autres caractéristiques de cette planète unique en son genre, en particulier sur son atmosphère (la météo), les régions polaires et sur l'impact des activités humaines sur la biosphère (l'écologie). Pour plus d'information L'eau, l'or bleu (sur ce site) La mer : dépotoir ou refuge ? (sur ce site) Les régions polaires (sur ce site) La Terre, une planète fragile (sur ce site) Le champ magnétique terrestre (sur ce site) Freak waves, rogue waves, extreme waves and ocean wave climate, K.Dysthe/U.Bergen, et al. Plongez au fond des océans (vidéos), Greenpeace Planète Terre, P.-A. Bourque/U.Laval, Can. Cosmic Evolution (dont le chapitre Planetary Evolution), U.Tufts Le champ magnétique terrestre, IRM L'environnement terrestre, les rayonnements cosmiques et leurs interactions, Vincent Lafon
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
