L'effet de Coriolis visible dans l'atmosphère terrestre. © NASA’s Aqua, MODIS

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Comment fonctionne la force de Coriolis ?

Question/RéponseClassé sous :Mathématiques , force de Coriolis , vitesse de rotation de la Terre

Qu'est-ce que la force de Coriolis ? D'où vient-elle et pourquoi fait-elle dévier les obus ?

Le 8 décembre 1914, au large des Falkland, quand la marine britannique rencontra la marine allemande, ses premiers tirs tombèrent à une centaine de mètres au large des navires allemands. Cela est parfois attribué à l'absence de correction de la force de Coriolis... ce dont on peut douter car cet effet était connu depuis presque cent ans.

D'après les recherches de Galilée, les trajectoires des corps pesants sont des paraboles qu'on peut calculer en tenant compte uniquement de l'accélération de la pesanteur et de leur vitesse initiale. Toutefois, la rotation de la Terre modifie cet idéal. Pour comprendre son influence, l'essentiel est de comprendre que, si on lâche une pierre du sommet de la tour Eiffel, elle ne tombe pas à la verticale, mais quelques centimètres à l'est.

Lâcher d’une pierre du sommet de la tour Eiffel

Dans un repère absolu, la pierre est lâchée du sommet S avec une vitesse horizontale supérieure à la vitesse du point A à sa verticale au sol. Pourquoi ? Simplement parce que le sommet de la tour Eiffel tourne légèrement plus vite que le sol. Pour calculer cette différence, il suffit de considérer les trajectoires des deux points A et S en 24 heures. La différence est égale à 2 Pi multiplié par la différence des distances à l'axe de rotation de la Terre. La différence d'altitude est de 325 mètres. En tenant compte de la latitude, on trouve que la différence de vitesse est de 1.200 mètres par jour environ. Vu du sol, la pierre a une vitesse horizontale qui diminue progressivement de cette valeur à 0 pendant le temps de la chute, qui est de huit secondes. En première approximation, nous pouvons remplacer cette vitesse par une vitesse constante égale à la moitié. Nous obtenons ainsi une déviation de huit centimètres vers l'est. À cette échelle, la différence est minime et peut être négligée. 

S est le sommet de la tout Eiffel, A le point au sol à sa verticale, B le point d’arrivée de la pierre et N le pôle Nord.

Déviations dues à la force de Coriolis

Cette action induite par la rotation de la Terre est nommée force de Coriolis, en mémoire de Gaspard Coriolis (1792-1843) qui l'a mise en évidence. Elle a des conséquences importantes pour les tirs de canon à longue portée, comme ceux qui bombardèrent Paris en 1918. La déviation est alors de plusieurs kilomètres. Elle se fait dans des sens différents dans chaque hémisphère. La force de Coriolis explique également la rotation des masses d'air autour des dépressions ainsi que l'orientation des vents dominants dans les deux hémisphères.

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En savoir plus sur Hervé Lehning

Normalien et agrégé de mathématiques, Hervé Lehning a enseigné sa discipline une bonne quarantaine d'années. Fou de cryptographie, membre de l'Association des réservistes du chiffre et de la sécurité de l'information, il a en particulier percé les secrets de la boîte à chiffrer d'Henri II. 

À découvrir également : L'univers des codes secrets de l'Antiquité à Internet, paru en 2012 chez Ixelles.