Car autrefois les marins versaient de l’huile sur une mer agitée pour les calmer : la méthode était-elle efficace ?

Cela peut ressembler à une de ces légendes qui se transmettent d’une auberge de bord de mer à l’autre, mais c’est une histoire vraie : pendant des siècles, je les marins versaient de l’huile dans les mers agitées pour calmer la fureur des vagues.

Et ce qui est surprenant c’est que cette méthode (appelée « pétrole de tempête« ) ça a marché vraiment, merci physique des fluides: déversé à la surface de la mer agitée, le pétrole crée un film très fin ce qui empêche le vent de saisir l’eau, réduisant ainsi la formation de vagues déferlantes, les plus dangereuses pour les navires. Depuis les expériences de Benjamin Franklin au XVIIIe siècle avec une cuillère à café de pétrole dans un étang jusqu’aux laboratoires hydrodynamiques modernes, la science a alors compris comment ce voile de molécules modifie la tension superficielle et « désamorce » les minuscules ondulations à partir desquelles les vagues gagnent en force.

Verser de l’huile sur une mer agitée : une méthode très ancienne

La pratique consistant à jeter du pétrole dans une mer agitée est très ancien.

Le naturaliste romain Pline l’Ancien il l’a mentionné dans ses écrits 1er siècle après JCracontant comment je plongeurs libéraient un peu d’huile de leur bouche pour lisser la surface de l’eau et permettre à plus de lumière d’atteindre le fond. La raison est simple : une surface ondulée disperse et réfracte la lumière dans plusieurs directions, tandis qu’une la surface lisse vous permet de voir plus facilement ce qu’il y a en dessous.

Cependant, cette pratique s’est poursuivie dans les temps plus modernes, comme l’atteste l’épisode documenté par le navire grec. Le 15 novembre 1883le Grecian s’était retrouvé dans les griffes de la mer agitée, et les vagues étaient si effrayantes que les dix membres de l’équipage avaient déjà cru morts. Même le navire voisin, le Martha Cobb, n’a pas pu l’aider à cause des vagues très hautes et agitées.

C’est alors que le capitaine du Martha Cobb, Thomas Greenbank, déversé environ 19 litres d’huile de poisson dans la mer. En une vingtaine de minutes, même si les vagues étaient encore gigantesques, les crêtes semblaient avoir disparu aux alentours des deux bateaux. C’est ainsi que le Martha Cobb a réussi à lancer un canot de sauvetage à la mer et à sauver tout l’équipage du Grecian.

Pourtant, un peu plus d’un siècle plus tôt, un scientifique et homme politique très célèbre avait pris connaissance de cette méthode et en avait parlé pour la première fois dans les Transactions philosophiques (publiées en 1774) : Benjamin Franklin.

Dans le 1757en effet, en traversant l’Atlantique avec une flotte de voiliers, le scientifique il remarqua que l’eau derrière certains navires semblait étrangement calmemême si la mer était agitée par le vent. Lorsqu’il a demandé des explications, on lui a répondu que les déchets gras jetés à la mer pouvaient avoir cet effet.

D’abord sceptique, il décide ensuite de mener une expérience. Alors, un jour, il se rendit à un étang dont la surface était agitée par le vent, et versa un peu d’huile d’olive sur l’eau.

Au début, le vent a poussé le pétrole vers le rivage, et rien d’autre ne s’est produit. Franklin n’a pas abandonné : il a déménagé de l’autre côté de l’étang, d’où soufflait le ventet j’ai réessayé.

Donc, cela a fonctionné : une petite quantité de pétrole a nivelé une superficie d’environ 2 000 mètres carrés, et il était certain que la méthode n’était pas une légende de marin.

Comment une petite quantité de pétrole « calme » les vagues

Cela peut ressembler à un paradoxe le fait que même une petite quantité de substance huileuse peut avoir un effet sur les vagues qui frappent violemment un navire lors d’une tempête.

Mais le fait est que le pétrole ne combat pas la force brute de la mer, mais « heurte » l’engrenage qui fait naître et grandir les vagues : la façon dont le vent transfère son énergie à l’eau.

Avant qu’une vague géante ne se forme, le vent commence à souffler sur la surface plane de l’eau, créant de minuscules rides appelées ondes capillaires.

Ces ondulations, hautes de quelques millimètres, sont très importantes, car elles transforment la surface lisse de la mer en une sorte de papier de verre. Et c’est justement en s’accrochant à ces petites aspérités que le vent parvient à pousser efficacement, transférant son énergie à l’eau et gonflant des vagues de plus en plus hautes.

Mais si nous supprimons les rides, nous supprimons l’emprise sur le ventet c’est exactement ce que fait l’huile (l’huile de poisson était beaucoup utilisée à l’époque, mais il en va de même pour les huiles végétales).

Étant des tensioactifs et des substances insolubles, les gouttes d’huile ne coulent pas et ne se mélangent pas, mais ils se dilatent visiblement, créant un film élastique et invisible sur l’eau.

Lorsque le mouvement des ondes comprime et dilate cette couche moléculaire, cela crée des différences locales dans la force de cohésion de l’eau (tension superficielle). En physique, ce phénomène est appelé Effet Marangoni: en termes simples, des forces microscopiques sont générées qui contrecarrent continuellement le mouvement, dissipant l’énergie et « étirant » les petites ondulations (comme on le voit dans la vidéo ci-dessous).

On obtient ainsi trois résultats:

• La surface de la mer redevient lisse
• Le vent perd son emprise: ne trouvant plus d’aspérités contre lesquelles pousser, l’air glisse sur la surface, transférant beaucoup moins d’énergie.
• Les vagues arrêtent de se briser: l’énorme masse d’eau continue de se déplacer, mais perd la violente crête blanche qui renverse et coule les bateaux

En substance, le pétrole n’a donc pas la force de bloquer physiquement un mur d’eau, mais il modifie la manière dont le vent et la mer échangent de l’énergie.

Des expériences modernes qui ont confirmé cette méthode

Dans le 2019 un groupe de chercheurs de l’ISMAR-CNR et de l’Université Ca’ Foscari de Venise, ainsi que des collègues chinois du Premier Institut d’Océanographie de Qingdao, ont publié sur Sciences océaniques les résultats d’une expérience qui a démontré comment une fine pellicule d’huile de poisson peut influencer les vagues générées par le vent.

Pour ce faire, les chercheurs ont rempli un large éventail réservoir expérimental et simulé un vent d’environ 22 km/h (6 mètres par seconde).

Sur leeau proprela surface ondulée et des vagues bien définies se sont développées. Mais en ajoutant une fine couche de à l’eau huile de poissonla formation normale des vagues générées par le vent était presque nul (les fluctuations résiduelles de surface étaient minimes, de l’ordre du millimètre). Mais le fait le plus surprenant est peut-être un autre : voici contrainte aérodynamique exercée par le vent sur la surface huileuse est réduit jusqu’à 95%.

Il faut dire cependant qu’il existe un limite: lorsque les chercheurs ont également ajouté des vagues plus longues dans le réservoir, semblables à la longue mer trouvée en haute mer, le pétrole a continué à réduire les petites vagues générées par le vent, mais beaucoup moins efficacement.

Quatre ans plus tard, en 2023, une étude paraît sur le Journal de mécanique des fluides il s’est plutôt concentré sur la véritable terreur des marins : les vagues disjoncteurs. Pour être clair, parlons de ces vagues abruptes dont la crête s’enroule vers l’avant et s’effondre violemment.

Dans ce cas également, les chercheurs ont travaillé dans un bassin, reproduisant les vagues déferlantes dans des conditions contrôlées. Cependant, au lieu de l’huile, ils ont utilisé un tensioactif soluble dans l’eau (Triton X-100) ajouté en petites quantités.

Dans une deuxième série de tests, ils ont laissé l’eau exposée à l’air pendant 21 heures maximum, de sorte qu’elle collectait spontanément les substances présentes dans l’environnement.

Dans les deux cas, le résultat était similaire : même quelques traces de tensioactif ont suffi à modifier profondément le comportement de la vague. Le jet d’eau courbé vers l’avant a perdu sa forme typique et la façon dont la vague emprisonnait l’air lors de l’impact a également changé.

À partir de cette expérience, les chercheurs ont découvert que ce n’est pas tant la diminution uniforme de la tension superficielle qui fait la différence, mais plutôt les différences de tension continues qui se créent le long du profil de la vague au fur et à mesure de son mouvement, car ils sont capables d’amortir sa violence dans l’œuf.

Comment la technologie a vaincu les hydrocarbures

Le pétrole pluvial était un bouée de sauvetage obligatoire pendant des décennies sur les bateaux à vapeur et les canots de sauvetage de nombreux pays occidentaux.

L’obligation est venue du Royaume-Uni en 1894, avec le Loi sur la marine marchande qui exigeait que les navires transportent toujours du pétrole à bord « pour une utilisation par temps orageux ».

En 1952, la réglementation fédérale aux États-Unis exigeait que certains canots de sauvetage transportent 3,8 litres d’hydrocarbures, et cette exigence n’a été abolie qu’en 1983, supplanté par des canots de sauvetage fermés, à redressement automatique et motorisésqui, étant conçu pour résister au chavirage et aux inondations sans avoir besoin de calmer les eaux environnantes, rendait la pratique inutile.

De plus, la navigation moderne repose sur le radar, le routage par satellite et la navigation. coques en acier avec des géométries spécialement conçues pour traverser une mer agitéeréduisant considérablement les situations dans lesquelles un navire se retrouve à la merci de la fureur de la mer.

Mais les hydrocarbures pluviales ont été abandonnés également en raison de leur impact environnemental: comme chacun le sait désormais, l’épandage volontaire en pleine mer de substances huileuses (même d’origine organique) est un acte incompatible avec protection du milieu marin et avec eux réglementation internationale contre la pollution de l’eau.

Toutefois, cette dernière n’était certainement pas une pensée pour les marins d’antan! Ils ne se préoccupaient que d’une chose, survivre à la tempête et rentrer chez soi en toute sécuritéet pour ce faire, ils se sont appuyés sur leur instinct. Sans connaître la physique, ils exploitaient pourtant l’une des lois les plus incroyables de la physique des fluides.