Rotation de liquides et comportement de différentes masses dans ce liquide

Et si c’était vrai? La débâcle de la calotte glaciaire arctique vers l’équateur est pour demain!

Partons d’une expérience de rotation de masses liquides. Choisissons un récipient cylindrique à axe vertical contenant un certain volume d’eau. L’ensemble est mis en mouvement rotatif à l’aide d’un moteur électrique à vitesse réglable.

Malgré les apparences, il s’agit bien d’une expérience d’hydrostatique car il n’y a pas de mouvement relatif entre les particules d’eau et les parois du récipient lorsque le mouvement est établi.

Comme nous dit la théorie :

• La surface libre du liquide en rotation est un paraboloïde de révolution qui respecte les conditions d’équilibre des forces de gravitation, hydrostatique et centrifuge ;
• Le volume d’eau reste constant durant toute l’expérience.

Introduisons maintenant 4 corps étrangers :

a) : Un corps homogène de masse volumique plus faible que l’eau ; Il flotte.

b) : Un corps homogène de masse volumique identique à celle de l’eau.

c) : Un corps homogène de masse volumique plus grande que celle de l’eau ; Il coule.

d) : Un corps hétérogène flottant dont le centre de gravité est situé au dessous du centre de poussée.

Nous constatons que :

• le corps a) rejoint l’axe de rotation du système ;
• le corps b) garde sa position (équilibre indifférent) ;
• le corps c) rejoint le fond du récipient et se plaque contre la paroi latérale ;
• le corps d) rejoint la paroi latérale en suivant la surface libre du liquide.

Par extrapolation au niveau de la terre, cette immense centrifugeuse, nous pouvons montrer que la forme de la surface libre des océans répond à des lois analogues, avec toutefois des conditions différentes, par exemple:

• Les forces de gravitations sont concourantes.
• La vitesse de rotation est faible.
• Une disproportion des distances.

Notre propos ne consiste pas à déterminer la forme mathématique de la surface libre des océans. Dans ce modèle, un iceberg peut être assimilé au corps a) de l’expérience. Il rejoindra naturellement l’équateur puisqu’il y a excès de force centrifuge (son centre de gravité, point d’application des forces centrifuges et gravitationnelles, est situé à une distance plus grande de l’axe de rotation que son centre de poussée, point d’application des forces hydrostatiques).

Rappelons que la fonte de cet iceberg ne modifie pas le niveau de la mer. De même, un navire lourdement lesté, en dérive, devrait inexorablement rejoindre un pôle.

Il est évident qu’un certain nombre de phénomènes naturels, dont l’importance est difficile à comparer, pourraient s’opposer à ce comportement, par exemple : vent, courants, viscosité de l’eau, marées, convections thermique ou saline, Coriolis, etc…

Oublions ces phénomènes pour un instant.

La théorie de la dérive des continents est universellement reconnue. En définitive, un continent n’est rien d’autre qu’un corps flottant sur le magma ; son comportement pourrait très bien correspondre au type a), b) ou d) de l’expérience.

Selon le type, son comportement sera différent :

• « pied lourd » (c.d.g. plus bas que c.d.p.) tendance à rejoindre un pôle
• « tête lourde » (c.d.g. plus haut que c.d.p.) tendance à rejoindre l’équateur

En effet, le continent antarctique pourrait correspondre à la définition du « pied lourd » car il est surmonté d’une énorme masse de glace dont le poids volumique est faible.

Supposons, maintenant, que les positions relatives des continents sont devenues telles que la calotte glaciaire arctique flotte librement sur l’océan sans aucun contact avec les autres continents. L’absence de contact de la glace avec le continent sous-jacent semble être confirmée par l’expédition du sous-marin américain qui a rejoint le pôle nord sous les glaces.

La calotte se trouverait dans la situation du corps a) de l’expérience et devrait donc irrésistiblement rejoindre l’équateur.

Quelles en seraient les conséquences ? Est-ce déjà arrivé ? …

Idée développée par R. Haldi en mai 1987. Publié dans le bulletin de I’ATG en octobre 1987.