Des bulles de savons pour comprendre les ouragans
Mieux comprendre la trajectoire des ouragans grâce aux bulles de savon
La bulle de savon est un modèle idéal pour étudier l’atmosphère car elle possède des propriétés physiques analogues : comme elle, elle se compose d’une couche très fine par rapport à son diamètre(2). Dans cette expérience, les chercheurs ont créé une demi-bulle de savon qu’ils ont chauffée « à l’équateur » puis ensuite refroidie « aux pôles », donnant naissance à un gros tourbillon unique, semblable à un ouragan dans la paroi de la bulle. Les chercheurs ont étudié le mouvement de ce tourbillon, fluctuant de manière aléatoire. Celui-ci est caractérisé par une loi dite superdiffusive(3) bien connue des physiciens mais qui n’avait jusque là jamais été observée dans le cas de tourbillons uniques dans un milieu turbulent.
La ressemblance troublante des tourbillons sur les bulles de savon avec les cyclones a conduit les chercheurs à étudier leurs similitudes. En analysant finement les trajectoires de certains cyclones récents comme Ivan, Jane, Nicolas... les chercheurs ont mesuré la composante aléatoire toujours présente dans le mouvement des ouragans. Ils ont alors mis en évidence la très grande similarité de ces fluctuations avec celles qui caractérisent le mouvement désordonné des tourbillons qu’ils avaient créé sur les bulles de savon(4).
La prise en compte de cette part aléatoire dans la prévision de la trajectoire des ouragans sera utile pour anticiper la probabilité d’impact sur un site ou une localité donnée. Si la trajectoire moyenne (sans fluctuations) des ouragans commence à être bien simulée par les météorologistes, cette partie aléatoire était jusqu’ici méconnue. Cette découverte met en évidence une universalité des statistiques des fluctuations de la trajectoire et devrait permettre à l’avenir de mieux prévoir le comportement des ouragans et d’anticiper les risques.
Image 1 - Bulle en convection thermique avec un gros tourbillon en haut de l’image.
Image 2 - Quatre photos d’un même tourbillon qui naît, grossit et se déplace.Notes :
2) La pellicule ou film de savon mesure quelques microns d’épaisseur pour un diamètre d’une dizaine de centimètres.
3) Loi correspondant à un mouvement aléatoire de type « vol de Levy ». C’est-à-dire une marche aléatoire dominée par quelques sauts peu nombreux mais de grande amplitude.
4) Avec une loi superdiffusive similaire.
Références :
Thermal convection and emergence of isolated vortices in soap bubbles, F. Seychelles, Y. Amarouchene, M. Bessafi*, and H. Kellay Université Bordeaux 1, CPMOH UMR 5798 du CNRS and * Université de la Réunion, Lab. de Génie Industriel.Crédits photos :
© American Physical Society (APS)
Photothèque CNRS Bellevue
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