Les vagues
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Les vagues à la surface des étendues d’eau, mers et océans, provoquent des plaisirs pour les uns, des désagréments pour les autres. Que l’on soit plutôt surf ou plutôt mal de mer, une question émerge : d’où viennent les vagues ? Ça s’en va et ça revient : pourquoi ?
Par Guillaume Blanc
On trouve des vagues dès qu’il y a une perturbation d’une surface liquide. Sur les mers et océans, cette perturbation peut être d’origine gravitationnelle avec les vagues de marée qui imposent leur rythme d’environ deux fois par jour. Elle peut être due au déplacement brutal d’un grand volume d’eau ayant pour cause un séisme, un éboulement ou une éruption volcanique, ce qui engendre une courte série de vagues : les tsunamis ou raz-de-marée. Ou encore liée à la friction du vent sur la surface liquide, ce qui donne les vagues classiques, comme la houle.
Des ondes
Les vagues sont des ondes (d’ailleurs, en anglais, le mot wave désigne les deux concepts). Une onde est le résultat d’une perturbation (c’est-à-dire la variation ponctuelle ou périodique d’une grandeur physique comme la pression pour les ondes sonores, le vent pour les vagues, des électrons qui oscillent dans une antenne pour les ondes radio) qui se propage en modifiant certaines caractéristiques du milieu dans lequel elle se déplace. En fonction de leurs caractéristiques physiques, on peut les classer, par exemple, selon les trois catégories suivantes :
- Les ondes mécaniques nécessitent de la matière (qui se déforme) pour se propager. Ainsi les ondes sonores (que sont le bruit, la parole, la musique…) se déplacent dans l’air en faisant varier la pression, c’est-à-dire la distance entre les molécules d’air. Une onde sismique (un tremblement de terre) se propage dans et sur le sol en le déformant, ce qui détruit les constructions. Une vague se déplace à la surface de l’eau en faisant osciller de bas en haut tout ce qui flotte.
- Les ondes électromagnétiques sont des oscillations d’un champ électromagnétique (combinaison d’un champ magnétique, comme celui des aimants, et d’un champ électrique, comme celui qui génère la foudre). Ces ondes n’ont pas besoin de support matériel pour se propager, elles existent aussi bien dans la matière que dans le vide. Les rayons X et la lumière en font partie, comme les ondes radio (grâce auxquelles on communique avec nos téléphones portables ou on écoute la radio).
- Les ondes gravitationnelles sont une déformation de l’espace-temps qui se propage dans le vide et dans la matière.
Les ondes sont partout, sous de multiples formes. Malgré de grandes différences qui font appel à des notions de physique variées, elles partagent néanmoins quelques traits particuliers.
Certaines formes d’onde peuvent être décrites simplement avec une sinusoïde. Ceux que les maths ont toujours effrayés, ne fuyez pas : vous pouvez obtenir facilement une forme de sinusoïde en attachant une corde tendue à un bout et en impulsant un mouvement de va-et-vient à l’autre bout avec votre main : la corde se déforme sous l’effet de cette « perturbation », des « vagues » se propagent jusqu’à l’autre bout, se réfléchissent et reviennent, indéfiniment (enfin, tant que vous bougez la corde !). Si on fige la corde à un moment donné, sa forme est sinusoïdale.
