Modéliser l'effet Coriolis ?

Pascal Lecroart

Université de Bordeaux, Département Géologie et Océanographie

Benoît Urgelli

ENS Lyon / DGESCO

16/05/2000

Résumé

Effet Coriolis dû à la rotation de la Terre sur les objets en mouvements. Exemple de modélisation.


Question

« Existe-t-il un modèle qui permette de montrer les déviations d'un fluide par la force de Coriolis ? »

Question posée par N. G. le 9 novembre 1999, par courrier électronique.

Réponse

Voici quelques informations pouvant servir aux enseignants de SVT peu familiarisés avec les référentiels et les équations plus complexes.

Comprendre simplement l'effet Coriolis

Tout objet dans l'hémisphère Nord et qui se déplace vers le pôle Nord possède aussi une vitesse vers l'Est, liée à la rotation de la Terre, à la latitude où il se trouve. Quand son déplacement l'amène à une latitude supérieure (où la vitesse de la surface de la Terre est inférieure), il dispose d'un "excès" de vitesse vers l'Est et sa trajectoire par rapport à la surface de la Terre est déviée dans cette direction. En effet, la vitesse linéaire de déplacement d'un élément en rotation est proportionnelle à sa distance à l'axe de rotation. Les molécules d'eau proches des pôles présentent une vitesse linéaire de déplacement liée à la rotation de la Terre plus faible que celles situées à l'équateur. Lorsque ces dernières se déplacent vers le Nord, elle possède donc une vitesse propre liée à la rotation de la Terre plus élevée que celle des molécules environnantes, ce qui produit une déviation vers l'Est.

Figure 1. Agrandir l'image

Agrandir l'image

L'expérience du tourniquet

Cette expérience matérialise l'effet de la force de Coriolis sur le jet d'un ballon par des enfants installés sur un tourniquet. Pour un observateur extérieur au système, la trajectoire de la balle apparaît linéaire. Si on se place sur le tourniquet, la trajectoire semble déviée vers la gauche. Cet effet est lié à la rotation du système.

Comprendre l'effet Coriolis sur un tourniquet.

Expérience filmée et imaginée par les chercheurs du Jet Propulsion Laboratory

Bibliographie

  • C. Périgaud, J.-F. Minster, Les courants vus de l'espace, Pour la Science, Septembre 1985.
  • V. Echevin, J.-F. Minster, L'observation de l'océan par satellite, Pour La Science, Octobre 1998.
  • Réception et utilisation des images des satellites météorologiques, publication CRDP de Poitiers, p 133-138, 1992, : un modèle analogique est présenté et a été testé au Lycée Jean Perrin de Rézé.