A l'intérieur d'une tornade, la température
chute brutalement. Après plus de soixante ans de recherches sur ce
mystère, les scientifiques viennent d'en comprendre la raison.
En 1955 à Scottsbluff, dans le Nebraska, trois journalistes d'une
station de radio locale se préparaient à effectuer un reportage en
direct sur le passage d'une tornade, lorsqu'ils furent contraints de
se réfugier dans le sous-sol d'un bâtiment en pierre. Mais alors que
l'entonnoir de la trombe passait juste à leur verticale, la
température chuta brusquement et ils furent pris de malaise, ayant
peine à respirer.
Depuis, cet étrange phénomène a été confirmé mais ses causes sont
restées mystérieuses durant 61 ans.
Georgios Vatistas, professeur de génie mécanique de l'American
Institute of Aeronautics and Astronautics, est parvenu à
élaborer une méthode analytique grâce à laquelle il a pu construire
un nouveau modèle mathématique pour décrire un vortex compressible
turbulent. Pour y arriver, il a poussé plus loin ses recherches
théoriques sur les vortex afin de tenir compte des effets de
turbulence et de variation de masse volumique.
"Grâce à cette nouvelle méthode avancée, nous avons réussi à
déterminer ce qui cause la baisse de la température à l'intérieur
des vortex. C'est une première", affirme le Pr Vatistas, qui a
mené cette recherche en collaboration avec Badwal Gurpreet Singh et
Rahul Rampal, deux diplômés de l'Université de Concordia qui ont
obtenu une maîtrise ès sciences appliquées en 2014.
"En se déplaçant de la périphérie vers le centre du vortex, les
trous d'air prennent de l'expansion, ce qui entraîne une baisse de
la température et de la masse volumique". Et cette baisse de
température n'est pas anodine, puisque dans le cas de Scottsbluff,
Georgios Vatistas et son équipe ont calculé que l'air ambiant à
l'intérieur de la tornade est passé de 27 °C à 12 °C. En outre, les
chercheurs ont estimé qu'au centre de la tornade, la pression
atmosphérique a chuté au niveau de celle régnant habituellement à
8000 mètres d'altitude. "C'est la masse volumique correspondant à
ce qu'on appelle la 'zone mortelle', cette zone commençant à 8 000
mètres d'altitude au-delà de laquelle les alpinistes ne devraient
jamais se risquer sans appareil respiratoire", explique
l'expert.
Voilà pourquoi les journalistes de Scottsbluff ont raconté avoir eu
l'impression de manquer d'air. Par chance, la tornade est passée
rapidement, ce qui leur a permis d'échapper à l'asphyxie.
"J'espère que cette importante découverte aidera les chercheurs à
mieux comprendre les nombreux phénomènes mystérieux associés aux
vortex atmosphériques violents, comme les tornades et les trombes
d'eau", conclut Georgios Vatistas.
Jean Etienne
Source principale :
Thermal
Properties of Compressible Line Vortices (Aerospace Research
Central, 17 janvier 2017, doi 10.2514/1.C034106).
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