Science de l'eau de mer : modélisez les courants océaniques dans votre cuisine

Une étude sur les sciences océaniques de Science Buddies

Concepts clésCourants océaniquesFluidesDensitéSalinitéMouvementChaleurIntroduction Sous les vagues, les océans du monde sont soumis à des courants qui peuvent déplacer d'énormes quantités d'eau plus chaude ou plus froide des côtes d'un continent vers celles d'un autre. Ces courants ont des effets profonds sur les climats continentaux, en particulier sur les régions bordant l'océan. Par exemple, le Gulf Stream (un courant chaud qui remonte du golfe du Mexique jusqu’à l’océan Atlantique Nord) rend probablement le nord-ouest de l’Europe beaucoup plus chaud qu’il ne le serait autrement. Vous êtes-vous déjà demandé ce qui cause ces courants importants ? Dans cette activité scientifique, vous modéliserez le comportement de ces « rivières » d’eau chaude et froide dans l’océan pour découvrir comment la température affecte la direction et la vitesse des courants.Arrière-plan Les courants océaniques affectent profondément les conditions météorologiques et climatiques, le transport maritime et le cycle des nutriments. Les courants océaniques profonds sont entraînés par les différences de densité de l'eau, qui sont contrôlées par la température (l'eau froide est plus dense que l'eau chaude) et la salinité (l'eau salée est plus dense que l'eau douce). Comment la densité variable des eaux océaniques crée-t-elle les courants mondiaux ? Pour comprendre les courants océaniques profonds, il est plus simple d’examiner d’abord les régions polaires de la Terre. L'eau qui coule dans ces régions devient froide, ce qui augmente sa densité. À mesure que la glace se forme lorsque l’eau gèle, l’eau douce est retirée de l’océan (elle s’est transformée en glace), ce qui rend l’eau de l’océan plus salée. L'eau froide est désormais plus dense, en raison de sa température plus basse et de l'apport de sel supplémentaire, elle coule donc vers le fond de l'océan. L'eau de surface entre alors pour remplacer l'eau qui coule, créant un courant. Une « bande transporteuse » mondiale se met en mouvement lorsque de l’eau dense se forme dans l’Atlantique Nord, coule, se déplace vers le sud, circule autour de l’Antarctique puis se déplace vers le nord vers les bassins indien, pacifique et atlantique. Ce tapis roulant déplace beaucoup d’eau : il s’agit d’un énorme système de circulation qui transporte environ 100 fois plus d’eau que le fleuve Amazone ! Bien que les courants océaniques dépendent de la température et de la salinité pour se déplacer, dans cette activité, vous verrez comment la température seule peut créer des courants dans un liquide.Matériaux

Observations et résultats Avez-vous vu les feuilles de thym séchées se déplacer rapidement vers le haut lorsqu'elles sont au-dessus de la flamme, puis se déplacer horizontalement sur le côté et retomber lentement ? Étant donné qu'un fluide plus chaud est moins dense qu'un fluide plus froid, dans cette activité, le fluide chauffé juste au-dessus de la flamme doit être moins dense que celui plus éloigné de la flamme. Par conséquent, le fluide moins dense juste au-dessus de la flamme devrait se déplacer vers le haut. Lorsqu'il atteint la surface, il doit alors se déplacer horizontalement vers l'extérieur (dans toutes les directions, symétriquement). À mesure qu’il s’éloigne de la flamme et se refroidit, le fluide désormais plus dense ralentit et redescend. Dans le même temps, tandis que le fluide juste au-dessus de la flamme monte, le fluide proche au fond de la coupelle se déplace vers l'intérieur, vers la flamme pour remplacer le fluide qui monte, et ainsi un courant est créé. C’est le schéma que vous auriez dû observer dans cette activité en observant le mouvement des feuilles de thym séchées. Ce mouvement au sein d’un fluide créé par la montée de matière moins dense et la descente de matière plus dense est appelé convection et constitue la base de la « bande transporteuse » mondiale des courants océaniques. Bien que de grandes quantités d'eau dans le monde soient déplacées de cette façon, le tapis roulant mondial déplace l'eau lentement, à raison de dix centimètres par seconde au maximum, de sorte qu'il faut environ 1 000 ans pour que l'eau de l'Atlantique Nord se fraye un chemin vers le Pacifique Nord ! Mais les effets des changements dans la circulation du tapis roulant peuvent se faire sentir beaucoup plus rapidement.Nettoyer Si vous avez fait des dégâts huileux, essayez de les nettoyer avec de l'eau tiède et du savon. Le mélange d’huile végétale et de feuilles de thym séchées réalisé dans le cadre de cette activité peut être composté ou jeté à la poubelle (mais ne doit pas être jeté dans les égouts).