Effets de la pluie sur une mer agitée.

Bonjour,

La physique a cela de passionant qu'elle allie observation et interprétation. L'expérimentateur doit constamment prendre du recul sur ses mesures en essayant de trouver la bonne explication. En cela il devient théoricien mais ne doit alors pas perdre de vue la finalité de ses modèles, qui est de rester au plus près de la réalité.

Osborne Reynolds (1842,1912), mécanicien des fluides, a eu l'occasion de montrer que la physique ne se résume pas seulement à des équations complexes, mais qu'elle demande avant tout une observation scrupuleuse de la Nature et une intuition certaine de son évolution.

Les marins savent d'expérience qu'une forte pluie a tendance à calmer une mer houleuse. C'est ce phénomène contre-intuitif que Reynolds tenta d'expliquer en 1875.

Constatant de suite qu'il est difficile de prédire le comportement d'une goutte tombant sur une surface liquide (car les deux substances ont la même couleur), il propose d'observer l'influence d'une goutte colorée sur les couches inférieures du liquide.

Il s'avère qu'une goutte colorée, en pénétrant dans le second milieu, emporte avec elle une certaine masse du liquide se trouvant en surface. Ce déficit momentané engendre un niveau d'eau localement plus faible à l'endroit où la goutte est tombée, c'est-à-dire une dépression sur la colonne d'eau correspondante. Les masses d'eau environnantes vont alors tendre à combler ce "trou" en s'y agglomérant. Ce mouvement concerté des masses d'eau voisines du trou va donc inhiber (si l'on répète cette expérience sur un nombre considérable de gouttes, durant une pluie par exemple) les effets des vagues en les parasitant.

De nos jours, les scientifiques pensent que ces micro-turbulences ont pour effet de dissiper l'énergie d'une vague. L'explication se trouverait alors dans le champ des ondes.

En effet, l'on sait qu'il existe des interférences destructives et constructives, effets provenant de la superposition d'ondes qui s'inhibent entre elles ou au contraire augmentent leur amplitude.

Ceci pour conclure sur l'expérience de Reynolds, qui montre qu'à partir de simples observations et déductions, tout le monde peut faire de la physique. Nul besoin d'entrer dans un monde où la science est aride et austère. Elle reste certes exigente, mais cette exigence est un challenge qui ne demande qu'à être relevé.

Sources :

- http://en.wikisource.org/wiki/Popular_Science_Monthly/Volume_6/April_1875/Rain-Drops_on_the_Sea

- http://www.thefreelibrary.com/Rain+calms+the+crash+of+ocean+waves.-a08257299

- http://ieeexplore.ieee.org/xpl/login.jsp?tp=&arnumber=773447&url=http%3A%2F%2Fieeexplore.ieee.org%2Fxpls%2Fabs_all.jsp%3Farnumber%3D773447

Continue, tout ceci m'intéresse grandement, jeune homme!

bonjour Capitan,

La question physique que l’on peut se poser aussi est peut être de cette nature là ?

Lorsque la pluie commence à tomber, nous percevons immédiatement une baisse de température.

(Sur mer, comme sur terre)

Or, la tempête en mer est provoquée par un déplacement d’air que l’on nomme le vent, conséquente à deux masses d’air de température différente.

Si la masse d’air arrosée par la pluie décroît en température, il est logique que la tempête s’apaise, puisque le delta de température vient à chuter entre ces deux masses d’airs.

Ne croyez vous pas que cette observation là est plus probable ?

Bonjour à vous deux, Jedino et Enchantant !

Pour répondre à ta question, comparons l'importance des deux phénomènes.

Tu avances le fait que la houle se dissipe toute seule si elle n'est pas entretenue par des mouvements d'air, qui eux proviennent d'une dépression elle-même issue d'une différence de température. Si la pluie survient, elle diminuerait ce gradient de température, entrainant ainsi le retour à une pression localement homogène.

Il faut savoir que la dépression qui se trouve être à l'origine de la tempête n'est pas due à un seul phénomène. Elle peut être la cause d'un gradient de température, comme tu le dis, mais aussi d'un mouvement des masses d'air : L'air étant un fluide compressible, sa masse volumique est inhomogène sur le globe terrestre donc une forte pression dans un endroit donné suppose une faible pression en un autre lieu. Petite divagation de ma part, mais j'ai souvent observé la correlation entre l'apparition de montagnes à l'horizon et l'annonce d'une pluie prochaine. J'en ai déduit qu'il s'agissait sans doute d'une dépression qui serait la cause d'une diminution de la masse volumique de l'air. Cela jouerait d'une certaine manière sur l'indice optique et le fait que l'on puisse voir les montagnes un jour ou deux avant qu'il ne pleuve.

La houle n'est pas une onde unidirectionnelle ou qui se propagerait dans des directions précises. Ce mouvement est désordonné ce qui laisse penser que son origine n'est pas à proximité. Ce phénomène s'est donc auto-entretenu, et s'est même amplifié par le profil du fond marin. La vitesse à laquelle les vagues dues à la tempête se dissipent me semble donc irréaliste si l'on ne prend en compte que l'apaisement des vents, sachant que l'observation de la diminution de l'amplitude des vagues a été faite lors de ces tempêtes (cela suppose de considérer lors de ces tempêtes un vent non négligeable) et ce en présence de pluie.

Il n'est pas si débile de penser que ces deux phénomènes puissent se superposer et accélérer le processus. Mais la baisse de température n'a selon moi pas une grande importance car si le vent à proximité devait baisser en force, cela ne serait pas dû à une augmentation locale de la pression. En effet les météorologues observent un vent engendré par la mer lors de petites houles (ce vent s'amplifiant donc durant les fortes), ne puisant pas sa source dans une quelconque dépression. Ce vent prend son origine dans les frottements visqueux se produisant au niveau de la surface eau/air.

Conclusion : Le vent que l'on perçoit au voisinage de la tempête est un vent qui vient de loin, c'est-à-dire d'un lieu de dépression. A ce vent vient s'ajouter un vent de houle, aussi désordonné qu'elle. Ces deux phénomènes agitent la mer d'autant plus fort qu'un phénomène d'onde de tempête s'ajoute encore par-dessus (et cela est une conséquence du fond marin). En bref, aux conséquences on doit bien attribuer une cause... Qui n'est pas locale !

L'hypothèse de dépression thermique insiste sur le fait que les masses atmosphériques doivent se déplacer des zones de hautes pressions (climat chaud) vers les zones de basse pression (température plus froide). Diminuer la température dans les zones de tempête, c'est-à-dire entre les masses d'air chaud et le centre de la dépression, c'est même plutôt intensifier le phénomène !

Petite pluie abat grand vent (dicton marin)

Hug!

Grand chef sioux a parlé.