Laboratoire Matière et Systèmes Complexes

La turbulence d’ondes se manifeste lorsqu’un grand nombre d’ondes aléatoires interagissent les unes avec les autres. Bien qu’omniprésente dans la nature (ondes océanographiques, ondes de plasma dans le vent solaire, ondes en optique non linéaire...), ce régime est loin d’être entièrement compris notamment pour les ondes à la surface de l’océan.

Les physiciens du laboratoire Matière et Systèmes Complexes, CNRS (UMR 7057) et Université Paris Diderot, en collaboration avec l’Université de Liège (Belgique) et de l’Université d’Amsterdam (Pays-Bas) ont montré expérimentalement que la taille finie du système modifie le mécanisme habituel de transfert d’énergie entre ondes dans ce régime, une situation qui n’est pas encore prise en compte dans la théorie de « turbulence faible » qui suppose un système infini et dont le domaine de validité dans les expériences est actuellement sujette à débats.

Pour ces expériences, les chercheurs ont placé une cuve à vagues au sein de la centrifugeuse de grand diamètre de l’Agence Spatiale Européenne (ESA) à Noordwijk aux Pays-Bas, pour pouvoir modifier le champ de gravité jusqu’à 20 fois la gravité terrestre. Cette nouvelle technique a l’avantage de permettre d’étendre de manière significative la plage d’observation de la turbulence d’ondes de gravité en laboratoire.

Centrifugeuse de l’ESA à Noordwijk.

Ce dispositif a permis la première observation de la turbulence d’ondes à la surface d’un fluide en hypergravité, et de montrer que le mécanisme transférant l’énergie entre ondes (interactions non-linéaires) était modifié par la taille finie du système.

Ces travaux viennent d’être publiés le 10 décembre 2019 dans la revue américaine Physical Review Letters.

Ils ont fait l’objet d’un éditorial de la revue Physical Revie Letters, à retrouver ici.

Référence : Wave Turbulence on the Surface of a Fluid in a High-Gravity Environment A. Cazaubiel, S. Mawet, A. Darras, G. Grosjean, J. J. W. A. van Loon, S. Dorbolo, and E. Falcon Phys. Rev. Lett. 123, 244501 – Published 10 December 2019 à retrouver ici.