Que sont les ondes internes qui ont probablement coulé le sous-marin indonésien? Si vous avez déjà souffert de turbulences en avion, vous avez déjà été à l’intérieur d’une…

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La semaine dernière, c’était peut-être la première fois que vous entendiez parler de vagues internes – le phénomène soupçonné d’être à l’origine du tragique naufrage du sous-marin indonésien KRI Nanggala la semaine précédente, entraînant la mort des 53 membres de l’équipage.

Vous serez donc peut-être surpris d’apprendre que vous avez sans doute déjà rencontré des ondes internes. Elles existent tout autour de nous dans l’atmosphère et l’océan, bien qu’elles soient généralement invisibles. Si vous avez déjà été dans un avion soumis à des turbulences, vous avez ressenti leurs effets.

Image satellite des ondes internes dans l’atmosphère et l’océan au large de la côte nord-ouest de l’Australie. Dans l’atmosphère, nous voyons les vagues comme des lignes de nuages. Dans l’océan, les vagues apparaissent dans les réflexions des rayons du soleil sur la surface de la mer. NASA

Les ondes internes sont générées lorsqu’un vent fort passe au-dessus d’une colline abrupte. L’air est soulevé et franchit la colline contre la force de gravité, puis accélère vers le bas de l’autre côté lorsque la gravité reprend le dessus. Ce mouvement de haut en bas déclenche une oscillation sous le vent de la colline. Le mouvement oscillant est une onde interne.

Vous pouvez visualiser cela plus facilement en imaginant une balle rebondissante qui roule sur une marche sur un sol par ailleurs plat. Si vous la faites rouler assez vite, la balle s’envole au niveau de la crête de la marche et accélère vers le bas sous l’effet de la gravité. Lorsque la balle touche le sol, elle commence à rebondir avec une longueur de rebond (ou longueur d’onde) qui dépend de la vitesse à laquelle vous l’avez roulée.

Les ondes internes sont générées par un écoulement rapide sur une colline abrupte, un peu comme une balle rebondit lorsqu’elle est roulée à grande vitesse sur une marche.

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Sans surprise, les ondes internes atmosphériques se retrouvent le plus souvent dans les régions montagneuses. Si vous avez déjà regardé le ciel et vu de longues bandes parallèles de nuages, en particulier près des montagnes, vous avez probablement vu une onde interne se propager dans l’atmosphère. Les ondes se propagent vers le haut en même temps qu’elles sont portées sous le vent de la montagne par le flux d’air.

Les vagues peuvent atteindre jusqu’à la stratosphère, qui commence à environ 10 kilomètres au-dessus du sol, avant que des changements dans la structure atmosphérique ne forcent les vagues à se briser. Tout comme les vagues se brisent sur la plage lorsque l’eau devient moins profonde, les vagues internes se brisent dans l’atmosphère lorsque les propriétés de l’air (comme la vitesse d’écoulement ou la densité) changent rapidement avec la hauteur. De tels changements sont courants dans la basse stratosphère (10-15 km), où volent les avions de ligne.

Et tout comme les vagues à la plage, cette cassure crée une énorme quantité de mouvement chaotique – ou turbulence – créant un mouvement de secousse désagréable pour tous les avions (et leurs passagers) qui se trouvent à proximité!

Alors qu’en est-il des ondes internes dans l’océan? Tout comme dans l’atmosphère, elles sont générées par de forts flux (dans ce cas, les courants océaniques) au-dessus de collines abruptes. Mais dans ce cas, les collines se trouvent sur le plancher océanique.

Plus les collines sont abruptes et plus les courants sont forts, plus les vagues qui en résultent sont grandes. Les mers autour de l’Indonésie présentent une combinaison parfaite de ces ingrédients: un réseau de bassins profonds reliés par des canaux étroits et peu profonds, dans lesquels circulent de forts courants de marée.

Ces courants sont si forts qu’ils génèrent un type de vague interne particulièrement extrême, appelée vague solitaire interne, qui concentre toute l’énergie de la vague en un seul mouvement de haut en bas, plutôt qu’en de nombreuses oscillations individuelles. Ces vagues peuvent atteindre des centaines de mètres de haut, plusieurs kilomètres de long et se déplacer à des vitesses de 10 km par heure.

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Les vagues solitaires sont plus importantes à des profondeurs d’environ 50 à 200 mètres, où il existe un gradient de température marqué entre la couche chaude de surface et l’intérieur froid de l’océan – les mêmes profondeurs auxquelles les sous-marins opèrent généralement. Si un sous-marin assis à ce type de profondeur était soudainement frappé par l’une de ces vagues, il serait emporté vers le bas (ou vers le haut, selon sa position par rapport à la vague) à un rythme de peut-être 10 mètres par minute pendant 10 minutes.

Sans action rapide pour contrer le mouvement des vagues, un sous-marin pourrait rapidement être entraîné en dessous de sa profondeur opérationnelle maximale, entraînant une défaillance de la coque et un naufrage. Un rapport d’archives de la marine américaine révèle que les commandants de sous-marins étaient conscients des risques des vagues internes dès 1966.

Outre le danger qu’elles représentent pour les sous-marins, les ondes internes jouent également un rôle important dans la circulation océanique. Elles transportent de grandes quantités d’énergie, contribuant à entretenir les courants océaniques, à mélanger la chaleur et le dioxyde de carbone dans les océans, et donc à influencer notre climat mondial.

Alors la prochaine fois que vous serez secoué par des turbulences dans un avion, ou que vous regarderez d’étranges bandes de nuages dans le ciel, pensez aux ondes internes qui se propagent tout autour de vous.

Images utilisées avec l’aimable autorisation de Pexels/Pixabay.

Cet article est republié depuis The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l’article original.