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L'effet de sol, un phénomène aérodynamique

Dossier - L'Archéoptéryx
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L'Archéoptéryx avait-il des ailes à effet de sol ? Ce fossile mystérieux mi-dinosaure mi-oiseau fait l'objet de nombreuses controverses, en particulier concernant sa façon de voler : utilisait-il l'effet « coussin d'air » ?

  
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L'effet de sol, c'est l'effet coussin d'air. Comme sur un matelas pneumatique, l'air comprimé exerce en retour une force capable de supporter l'appareil pourvu que la distance entre ce dernier et le sol soit suffisamment petite. 

La macreuse noire utilise l'effet de sol. © Jason Thompson, Wikimedia commons, CC by 2.0

L'effet de sol est particulièrement important pour les avions durant les phases de décollage et d'atterrissage, car il réduit la puissance nécessaire au décollage, et a tendance à maintenir l'avion en l'air lors d'une tentative d'atterrissage, si la vitesse n'est pas trop réduite.

Les canards marins, comme la macreuse noire (Melanitta nigra), utilisent l'effet de sol lorsqu'ils volent au ras de l'eau. © J.P. Moulin

Un phénomène économique

Une étude de l'aérodynamique du vol animal sous l'influence de l'effet de sol, publiée par Rayner en 1991, a conclu que les oiseaux et les chauves-souris volant de manière soutenue économisent sous l'influence de cet effet jusqu'à 15 % de leurs dépenses énergétiques et jusqu'à 35 % de leur efficacité mécanique. Ces gains dépendant toutefois de la vitesse de vol.

L'effet de sol est facture du nombre sans unité ß avec ß = h/b, h étant la hauteur au-dessus de la surface et b = 0,5 × l'envergure. L'effet de sol devient détectable lorsque ß = 1 environ. Si ß

De nombreux oiseaux utilisent cet effet

De nombreux oiseaux de mer actuels caractérisés par une charge élevée (par exemple les cormorans, les guillemots et les canards marins) utilisent l'effet de sol lorsqu'ils volent au-dessus des eaux calmes.

Les becs-en-ciseaux, les balbuzards et certaines chauves-souris se nourrissent grâce au même effet (Rayner 1991). De grands oiseaux (cygne, pétrel géant, outarde kori) semblent utiliser l'effet de sol lors de leurs longs décollages sur terre ou sur l'eau, tandis que leurs pattes jouent un rôle dans la propulsion et dans l'appui.

D'autres oiseaux, comme les bécasseaux, volent très près de l'eau ou de la terre pour des vols de courte distance et volent plus haut pour de plus longs trajets. Beaucoup de ces oiseaux volent avec les extrémités de leurs ailes touchant parfois presque l'eau.