Coriolis
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Autres rotationsOn a commencé par la Terre comme système en rotation car dans ce cas on peut vraiment voir les effets les plus impressionnants et sans les confondre avec les effets centrifuge.

On donne parfois l'exemple du Manège pour expliquer Coriolis mais comme la "force centrifuge" est elle-même en action à un plus fort niveau et on peut s'embrouiller.

Mettons donc que vous vous tenez sur un manège en rotation et que vous soyez situé près du centre de ce manège.

Vous voulez faire rouler une balle à une personne sur le manège également mais elle près du bord. Vous l'envoyez. La balle va aussi être déviée par effet Coriolis. L'effet centrifuge, plus puissant, va aussi agir pour accélérer la balle vers l'extérieur du manège.

La vidéo ci-contre compare le point de vue du dessus et sur le manège : il existe une grande différence dans l'intensité de la déviation observée (contrairement à ce que affirme le narrateur en anglais, vu du dessus, on observe bien une déviation certes moins forte, par effet centrifuge).

Une autre démonstration percutante consiste à prendre un plateau tournant et à disposer un tuyau d'arrosage orienté vers l'intérieur. Là encore, le résultat n'est pas du tout intuitif et même choquant. Si vous cherchez à appliquer ce que vous avez compris précédemment pour expliquer le phénomène, penser au fait qu'à la sortie du tuyau, la vitesse « latérale » linéaire de l'eau sera « relativement » de plus en plus importante par rapport à la vitesse latérale linéaire du plateau (attention : je ne parle pas la vitesse angulaire qui est partout la même !).

Vous pouvez voir ici une vidéo de la fontaine coriolis (pop-up, en anglais, format Quicktime) et cette page montre une illustration assez claire du truc.

Le saviez-vous ? : On peut tirer parti de Coriolis pour des astuces techniques. En effet, si vous plaçez un liquide sur un plateau tournant, le liquide va dessiner une parabole parfaite. Du coup, voilà comment fabriquer des miroirs astronomiques à courbure parfaite : un bain de mercure en rotation ! Le seul problème est que l'on ne peut pointer que vers le haut, parfaitement verticalement.

Afin de compléter cet exemple de la fontaine de Coriolis, on va parler d'un exemple très simple de rotation

Il s'agit de la patineuse qui rapproche ses bras dans le but d'accroître sa vitesse de rotation. On a essayé d'illustrer la même chose avec une chaise pivotante et des haltères sur la vidéo. Pour simplifier, considérons que les bras de la patineuse sont infiniment légers mais qu'elle tient à bout de bras des haltères. Avec les modèles de physique classique, on parle de conservation du moment cinétique.

Peut-être ! En attendant, il est clair à présent que l'on peut aussi tout à fait parler d'effet de Coriolis pour expliquer cette augmentation de vitesse.

En effet, la patineuse —par l'effort de ses bras sur les haltères— contrecarre l'effet de Coriolis. Par conséquent, les haltères —de par et d'autres de l'axe (le corps de patineuse)— par réaction (troisième loi de Newton) vont créer un couple sur les bras : ce couple va accroître ainsi la vitesse de rotation de la patineuse !

Si vous n'êtes pas convaincu, regardez attentivement ce qui s'est passé pour la fontaine de Coriolis : le liquide va "en avant" du tuyau. Or, pour les haltères ou pour la patineuse, ce n'est pas le cas : l'effort réalisé fait que les bras, qui sont rétractés vers le buste, restent dans l'axe initial tout au long de leur progression vers le buste.
Si cela se peut, c'est parce que la patineuse (ou moi avec les haltères) a agi pour les garder dans l'axe ! Il faut avouer qu'on ne se rend pas bien compte de cet effort particulier lorsqu'on réalise l'expérience mais il est nécessairement effectué.

CyclonesLes grandes masses d'air obéissent bien à l'effet Coriolis.

Pour comprendre ce qu''il se passe dans les cyclones, il faut généraliser d'abord avec la météorologie. Soufflons un peu et parlons VENTS !

REPONSE : à cause des différences de pressions (dues elles même à des différences de température) entre "coins du ciel".

Si vous avez quelques vagues notions, il existe des isobares (lignes courbes refermées de même pression).
Une particule d'air a donc tendance à aller naturellement d'une isobare de haute pression vers une isobare de basse pression.

Or on sait maintenant que tout ce qui se meut sur notre Terre en rotation va subir un effet de Coriolis qui dévie vers la droite du mouvement. La particule d'air va donc être déviée vers la droite dans notre hémisphère nord et cela jusqu'à ce que la force due à la différence de pression et la force de Coriolis se retrouvent alignées, de même intensité mais de sens opposé.
C'est l' "équilibre géostrophique" dans le jargon des météorologues : la particule d'air va alors finir suivre un chemin parallèle aux isobares. Le tout est donc de déterminer dans quel sens !
Cela dépend d'où se trouve l'isobare de haute pression et celle de basse pression : ou encore la particule a-t-elle suivi un mouvement centripète ou centrifuge ?

CONCLUSION : dans l'hémisphère nord (la photo ci-dessus est une masse dans l'hémisphère austral, juste pour voir si vous suivez), pour les masses d'air avec centres basse pression, le mouvement se fait contrairement aux aiguilles d'une montre. Inversement si c'est une masse d'air à centre de haute pression dans l'hémisphère nord.

C'est super simple si l'on sait qu'un cyclone n'est qu'une "super-dépression" (possède un centre de basse pression par conséquent)

Du coup, les particules d'air sont déviées vers la droite quand elles veulent se rendre vers le centre. Les masses d'air vont donc tourner dans le sens antihoraire (contraire à celles des aiguilles d'une montre).

Vous pouvez voir ci-contre une animation montrant que sur les autres planètes, les vents agissent de la même manière que sur Terre : d'où la magnifique tâche de Jupiter en rotation constante.

Le saviez-vous (1) ? : La rotation de la terre crée une force de Coriolis pour notre plus grand bénéfice. En effet, la déviation des courants d'air permet une meilleure distribution des masses d'air chaud et d'air froid. Si la terre ne tournait pas et donc si Coriolis n'existe pas, les masses d'air froides partiraient vers le sud directement, s'éleveraient en chauffant et il ne pleuvrait quasi-uniquement qu'à l'équateur.

Le saviez-vous (2) ? : Le sens de la rotation de la tâche de Jupiter est aussi dépendant de l'effet Coriolis

Le saviez-vous (3) ? : Tous les fluides en écoulement sont influencés par l'effet Coriolis. On aurait constaté que certaines berges de gauche ou de droite (selon l'hémisphère considéré) des lits de fleuves & rivières sont plus "usées" que l'autre en face, sur l'autre rive. Ainsi, on a cité dans l'article sur la force centrifuge les miroirs à bain de mercure. Et bien, il faudra les pencher afin qu'ils ne se déforment (astigmatisme) pas en raison de l'effet Coriolis dû à la rotation de la Terre.

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