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Des physiciens de l’ENS de Lyon mettent au point une mini-sonde pour milieux turbulents

Ces machines sphériques, de 15 millimètres de diamètre, peuvent embarquer des capteurs, des système de numérisation des données, un système d’émission radio pour l’envoi de ces données. L’énergie est apportée par une pile « commerciale » comparable à celles qui sont utilisées dans les prothèses auditives.



« Ces sondes sont un peu comme des ballons sondes, elles se déplacent librement dans les fluides, et enregistrent les informations sur leur environnement, explique Jean-François Pinton, chercheur au Laboratoire de Physique de l’ENS. Elles pourraient enregistrer, en fonction des capteurs installés, des informations très variables» Les sondes dépendant de l’énergie des piles, qui n’est délivrée que pendant quelques heures.



Au millionnième de degré



Dans la version mise au point par les chercheurs, les sondes mesurent la température locale au millionième de degré près, indiquent leur position, et transmettent toutes informations par radio. L’équipe de l’ENS a utilisé les sondes pour suivre à la trace les mouvements de convection dans de l’eau chaude. En effet, lorsque l’eau est chauffée, l’eau chaude a tendance à monter, se refroidit et redescend, ce qui crée un mouvement. Ce mouvement de convection de bas en haut et de haut en bas est décrit par le même modèle depuis plus d’un siècle. Ce sont ces mouvements que l’on retrouve aussi bien dans les casseroles que dans le manteau terrestre, où les couches chaudes de la base, au contact du noyau terrestre, s’élèvent vers la surface de la croûte, puis se refroidissent avant de descendre, créant la tectonique des plaques. Le même mouvement de convection est à l’œuvre dans le Soleil.




Grâce à ces sondes, les chercheurs espèrent en apprendre plus sur le mouvement des particules dans les systèmes turbulents. En effet, explique Jean-François Pinton, les mouvements de convection ne se développent pas régulièrement mais par bouffées. D’autres applications pourraient concerner les courants océaniques ou les vents atmosphériques, par exemple. Les applications à des études utiles à l’environnement seraient nombreuses.



michel.deprost@free.fr




Les résultats obtenus en convection sont publiés en ligne dans la revue Physical Review Letters. Référence : Lagrangian temperature, velocity and local heat flux measurement in Rayleigh-Bénard convection, Y. Gasteuil, W.L. Shew, M. Gibert, F. Chill, B. Castaing, J.-F. Pinton, Phys. Rev. Lett., bf 99, 234302 (2007)


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