Le jeune scientifique, 1 février 1966, Février

iJüü VOLUME 4 NUMÉRO 5 FÉVRIER 1965 § le jeune scientifiaue L’ACFAS PUBLICATION DE y ’*•4* > le jeune scientifiaue PUBLICATION DE¦ L'ACFAS Le Jeune Scientifique paraît huit fois par année, d'octobre à mai.C'est une revue de vulgarisation scientifique pour les jeunes publiée par l'Association cana-dienne-française pour l'Avancement des Sciences (ACFAS).RÉDACTION Léo Brassard directeur Roger H.Martel secrétaire de la rédaction Volume IV, no 5 février 1966 SOMMAIRE CONSEIL D'ADMINISTRATION Yves Desmarais président Réal Aubin Jean-M.Beauregard Léo Brassard Roger-H.Martel Jean-Louis Meunier Guy Paquette Roland Prévost COMITÉ DE RÉDACTION Réal Aubin Jean-R.Beaudry Jean-Pierre Bernier Michel Brochu Raymond Cayouette Richard Cayouette Louis-Philippe Coiteux Pierre Couture Gérard Drainville Jean-Paul Drolet Jean-Guy Fréchette Olivier Garon Guy Gavrel Rosaire Goulet Olivier Héroux Serge Lapointe Michel-E.Maldague Alphée Nadeau Paul-H.Nadeau Raymond Perrier Jacques Vanier 97 Les "Chenilles à tente" 100 Le courant de Cromwell dans le Pacifique 104 Quelques notions d'astronautique: les "lois de la mécanique céleste", la trajectoire des satellites, etc.108 Les tremblements de terre au Canada 118 Une carrière dans l'industrie minérale?119 Comment furent nommés les éléments chimiques Photo-couverture : une colonie de larves ou « chenilles » appartenant à l’espèce Malocosoma americana ou Livrée d’Amérique.Au stade de l’adulte, cet insecte est un petit papillon qui passe inaperçu, mais au stade larvaire, la chenille a mauvaise réputation.Le nom de « Chenille à tente » lui a été donné à cause de cette habitude qu’ont les larves de tisser une toile entre les branches d’un arbuste ou d’un arbre.Le premier article de ce numéro décrit et illustre l’histoire de cet insecte nuisible.(Photo de Louis-Philippe COITEUX, Sherbrooke.) Tarif des abonnements Abonnement individuel, un an : $3.00.Abonnement de groupe-étudiants, soit 15 abonnements et plus à une même adresse : $2.00 chacun.Vente au numéro : individuel, 45 cents; groupe-étudiants, 35 cents.Abonnement à l’étranger : 3.50 dollars canadiens.Adresses Direction : case postale 391, Joliette, Qué., Canada, (Collège de Joliette).Tél.: code régional 514 — 753-7466.Abonnements : case postale 6060, Montréal 3, Qué., Canada.Tél.: code régional 514 — 342-1411 Notes Tout écrit publié dans la revue n’engage que la responsabilité du signataire.Tous droits de reproduction et de traduction réservés par l’éditeur © ACFAS, 1966.Le Ministère des Postes à Ottawa a autorisé l’affranchissement en numéraire et l’envoi comme objet de deuxième classe de la présente publication.Port payé à Montréal.Imprimé aux ateliers de l’Imprimerie Nationale, Joliette. A gauche, de haut en bas, figures 1, 2 et 3 : une « bague » ou anneau recouvrant des oeufs de Chenilles à tente; les oeufs ouverts et les jeunes chenilles commençant à circuler sur le rameau; les jeunes chenilles produisant les premiers fils de soie.— En hiver, il est facile de trouver ces « bagues » et d’en faire éclore les oeufs en laboratoire.Chenilles à tente par L.-Philippe COITEUX Qui n’a eu l’occasion d’observer l’un de ces « nids » de chenilles qui abondent partout au printemps, dans les vergers, dans les bosquets, à la limite des jardins et des routes de campagne ?A chaque retour de la belle saison, ces chenilles réapparaissent sans que rien ne laisse prévoir leur retour.Ces quelques observations illustrées ont pour but de vous aider à découvrir comment cet insecte naît, vit et se perpétue.Nous suivrons donc l’un de ces « nids » dans son évolution afin d’en déceler les secrets.du mois de juillet de l’année précédente.Chacun de ces oeufs renferme un embryon qui s’est complètement développé au cours de l’été et de l’automne qui ont suivi.L’éclosion se fait vers la mi-avril, ou plus ou moins tard, suivant la région.Dès que les rayons du soleil se font plus chauds et que la sève commence à gonfler les bourgeons, les embryons percent la coquille des oeufs et apparaissent sous la forme d’une minuscule chenille de 2 à 3 millimètres de longueur.(Voir figure 2).La première activité de la chenille est d’arpenter le nid en sécrétant un liquide qui, en séchant, donne un fil de soie (figure 3).Peu après l’éclosion, elles émigrent vers l’une des fourches basses de l’arbre où elles construisent une « tente » — d’où leur nom — pour s’abriter contre les intempéries et le froid.(Figure 4).Comme ces chenilles sont grégaires, la couvée entière et même parfois deux ou trois couvées se trouvant sur un même arbuste se réunissent pour ne former qu’une seule tente qu’elles agrandissent au fur et à mesure de leur croissance.-v< •_ * Hibernation et éclosion Au cours de l’hiver ou tôt au printemps, si vous avez la curiosité d’examiner soigneusement des branches de pommiers ou de cerisiers sauvages, vous aurez vite fait de découvrir de petites masses d’oeufs, posées comme des bagues ou des anneaux autour des rameaux et ramilles.(Voir figure 1).Ces anneaux, qui semblent enduits d’un vernis protecteur, renferment de cent à trois cents oeufs accolés les uns aux autres.Ces oeufs ont été pondus par les papillons femelles au cours LE JEUNE SCIENTIFIQUE, FÉVRIER 1966 ¦ : De haut en bas, figures 4, 5 et 6 : construction de la première « tente »; jeunes chenilles se nourrissant des premières feuilles ; un « cocon » de Chenille à tente.Croissance Chaque matin ensoleillé, et cela pendant 5 ou 6 semaines, les chenilles quittent l’abri pour se diriger vers les extrémités des branches où se trouvent les bourgeons et plus tard les jeunes feuilles.(Figure 5).Chacune prend soin, en s’éloignant du nid, de tisser un fil qu’elle suivra fidèlement lors du retour à la tente.Il est à noter qu’au cours des journées pluvieuses ou froides, les chenilles ne quittent pas la tente.Ainsi un printemps pluvieux et froid apportera un retard considérable à la croissance de cet insecte.Chrysalide et papillon Lorsque les chenilles ont atteint leur taille maximum (environ 45 à 50 mm), elles cessent de se nourrir et une autre étape de leur métamorphose va débuter.Elles quittent alors le nid à la recherche d’un abri propice à la fabrication de leur « cocon ».Cet abri peut être une fente dans l’écorce d’un arbre, un recoin sous un escalier, etc.La chenillle tisse alors une petite cellule dans laquelle elle s’emprisonne.(Figure 6).Pendant les dix à quinze jours qui suivent, selon la température, une transformation radicale s’effectue.La chenille se transforme d’abord en « chrysalide » puis en papillon.Lorsque le papillon est formé, il perce une ouverture dans la paroi du cocon et quelques heures après avoir émergé du cocon, soit le temps nécessaire pour durcir ses ailes, il s’envole pour la première fois.Quelques jours plus tard, les papillons s’accouplent et les femelles déposent leurs oeufs sur les rameaux.Après la ponte, les papillons disparaissent, sans dou- te victimes de nombreux prédateurs qui les entourent.Si ce n’était des ravages laissés sur les arbres-hôtes, ainsi que les vestiges des tentes en lambeaux, on serait porté à oublier pour le reste de la saison l’existence de cet insecte.Insecte nuisible Il est évident que cet insecte est très nuisible et, de plus, le cycle de son invasion est assez régulier.Nous n’avons pas l’intention de relater ici toutes les invasions de chenilles à tente que le pays a connues depuis cinquante ans; en consultant quelques ouvrages mentionnés en bibliographie vous pourrez satisfaire votre curiosité à ce sujet.Cependant, nous vous mentionnerons un seul exemple: en 1913, il y eut tant de chenilles migrant d’un arbre à l’autre que les trains de la ligne Gatineau du Pacifique Canadien ont été arrêtés par des millions de chenilles dont les corps écrasés recouvraient les rails.Une telle couche de cette graisse .faisait tourner les roues sur place ! Classification Les taxonomistes classent les chenilles à tente dans la famille des Lasiocampidae et dans le genre Malacosoma.Ici, au Québec, on retrouve deux principales espèces de Malacosoma, appelées aussi « Livrées ».Ce sont les Malacosoma americana ou « Livrées d’Amérique » et les Malacosoma disstria ou «Livrées des forêts ».Ces deux espèces ont des moeurs assez semblables, à quelques exceptions près.Le Tableau I vous permettra de les distinguer facilement.Prévention et répression Il est assez facile de contribuer à la prévention de ces invasions de chenilles.Le moyen le plus simple est de visiter, , ¦ : ;.- ;K\ I r.W» l’automne ou au cours de l’hiver, les arbustes du verger ou du fond du jardin et, avec un sécateur, de couper les rameaux ou branches portant des masses d’oeufs et de les brûler.La méthode qui consiste à faire flamber les tentes au moyen d’une torche risque d’être peu efficace, si les chenilles sont en train de manger.De plus, on endommage inutilement les arbres.Le moyen le plus efficace est d’arroser les arbres infestés au moyen d’une solution de DDT à 6%.On peut aussi se procurer un feuillet indiquant les méthodes de prévention des chenilles à tentes en s’adressant au Service de l’Information du ministère de l’Agriculture, à Québec.Bibliographie COMSTOCK, John Henry, An Introduction to Entomology, pp.728-731, Comstock Publishing Associate, Ithaca, N.Y„ 1960.DAVIAULT, Lionel, Ph.D.Les Livrées.Circulaire no 28, Bureau d’En-tomologie, Ministère des Terres et Forêts.Québec, 1950.GAUTHIER, Georges.Lutte aux chenilles à tente, Service de l’Information et des 'Recherches, feuillet 41-1953, Ministère de l’Agriculture, Québec.LUTZ, Frank E., Ph.D.Field Book of Insects, pp.188-191, G.P.Putnam’s Sons, N.Y., 1948.ROSS, H.H.A Text-Book of Entomology, pp.364-365, General Publishing Co., Ltd, Toronto, 1963.SCHAFFNER, J.V., jr.Tent Car-terpillars, Tree pest leaflets, no 5, Comittee of Tree Pest Leaflets, Society of American Foresters, Hillsboro, N.H„ 1950.SWAIN, Ralph B„ Ph.D.The Insect Guide, pp.102-104, Double day and Co., Inc., N.Y., 1948.Tableau I Les deux espèces de chenilles à tente ou « Livrées » du Québec Critère Livrée d’Amérique Livrée des forêts Oeuf Masse aux arêtes arrondies.Masse aux arêtes anguleuses.Chenille Couleur brun sombre, ligne dorsale continue et blanche.Couleur bleu pâle, ligne dorsale par points blancs.Nid Tente dans une fourche d’arbre ou d’arbuste.Tente absente, tapis de soie recouvrant les branches.Cocon Dans une crevasse.Dans une feuille enroulée.Papillon De couleur rouge-brun sombre, deux lignes transversales blanchâtres ou jaunâtres sur les ailes antérieures.De couleur brun clair, deux lignes foncées sur les ailes antérieures.Plante-hôte Pommiers, cerisiers et toutes les plantes de la famille des Rosacées.Bouleaux, peupliers, trembles, érables.Fig.7 La Livrée d’Amérique ou Malocosoma americana à son stade de chenille complètement développée.Fig.8 La Livrée des forêts ou Malocosoma disstria au stade de chenille développée.Fig.9 Le papillon ou la M.americana adulte.Fig.10 Le papillon disstria.de Malocosoma LE JEUNE SCIENTIFIQUE, FÉVRIER 1966 Le Courant de Cromwell dans le Pacifique Septembre 1951.Au sud d’Hawaii, tout près de l’équateur.Sur le « Hugh H.Smith », navire de recherches du U.S.Fish and Wildlife Service, on pêche le thon, comme on l’a fait tout l’été dans diverses régions du Pacifique.Un relevé est en cours en vue d’évaluer la richesse poissonneuse du grand océan et d’en déterminer les zones les plus propices à la pêche commerciale.C’est un projet de grande importance économique, et le jeune océanographe en charge de l’expédition, Townsend Cromwell, projette aussi d’établir des corrélations entre les conditions océanographiques et l’importance des prises effectuées.Découverte Cromwell remarque ce jour-là que les longues lignes servant à la pêche au thon sont attirées assez fortement vers l’est.Etant donné que les courants marins sont d’habitude plus intenses en surface qu’en profondeur, il lui paraît d’abord raisonnable de conclure que le « Hugh M.Smith », par Paul H.LEBLOND en plein courant équatorial sud (voir figures 1 et 2), dérive vers l’ouest plus vite que les lignes et les appâts.Pourtant la violence avec laquelle les longues lignes dévient vers l’est, le laisse songeur, d’autant plus que l’angle de déflection augmente brusquement lorsque la longueur des lignes dépasse 50 mètres.La vitesse du courant équatorial sud doit dirai- 140°E 140° O r 100° 0 60 N Derive du Pocifique Nord 40 N - / V° C.equatorial nord Contre C.equatorial nord C.equatorial sud __^__ (C de Cromwell)—?—?Contre C equatorial sud 40°S n v.a Derive du Pacifique Sud Dérive Antarctique Figure 2 Les courants de surface du Pacifique (d’après Pickard).Le courant de Crom well coule sous l’équateur et est indiqué par des flèches pointillées LE JEUNE SCIENTIFIQUE, FÉVRIER 1966 ouest nuer rapidement à cette profondeur .peut-être même le courant change t-il de direction.Idée absurde ! Nous sommes à plus de 400 kilomètres du contre-courant équatorial le plus près, et aucun courant vers l’est n’a été signalé à l’équateur (figure 2).Pourtant, c’est curieux: il faudra revenir voir, mieux équipés.Cromwell revint en effet l’année suivante en tête d’une expédition océanographique destinée à éclaircir le problème.Les résultats, basés sur des mesures précises des courants, se révélèrent au delà des spéculations les plus hardies.Sous l’équateur, entre 25 et 200 mètres de profondeur, existait bien un courant sous marin, atteignant une vitesse de 3 noeuds (150 centimètres par seconde), et encore décelable à plus de deux degrés de latitude de chaque côté de l’équateur.D’autres expéditions ont depuis déterminé de façon plus précise les caractéristiques de cet important courant sous-marin, auquel Cromwell avait donné le nom de « Courant sous-marin équatorial » (Equatorial Undercurrent), mais qui a été rebaptisé du nom de son découvreur, après la mort de celui-ci lors d’un accident d’avion, en 1958.Caractéristiques du courant de Cromwell Quoique la profondeur et l’intensité du courant de Cromwell soient variables dans le temps et l’espace, certaines propriétés moyennes sont clairement identifiables.Le courant a son maximum d’intensité à une profondeur de 40 à 100 mètres, directement sous l’équateur, et sa vitesse y atteint 3 noeuds (figures 3 et 4).Il est de plus à peu près symétrique par rapport à l’équateur, et a une épaisseur d’environ 300 mètres.Il a été observé avec certitude de la longitude des îles Hawaii (150° ouest) à celle des îles Galapagos (91° ouest), soit sur plus de la moitié de la largeur du Pacifique, et certaines observations portent à croire qu’il traverse cet océan presqu’en entier.Le volume d’eau au’il transporte est d’environ 30 millions de mètres cube Dar seconde, ce qui en fait, après le Kuroshio, le second en importance des courants du Pacifique.On aura une meilleure idée de la signification de ces données numériques si l’on note que la vitesse maximum at- -50 m 1 IOO m A B Figure 1 Observation qui a mené Cromwell à soupçonner l’existence d’un courant sous-marin vers l’est, sous l’équateur.Les flèches indiquent la force et la direction du courant.Deux interprétations possibles sont présentées: à gauche (A), une diminution rapide en profondeur du courant de surface; à droite (B), un courant vers l’est sous le courant de surface.- ° LL 200 - Latitude Figure 3 Profil transversal du courant de Cromwell, à 140° ouest, pris du 12 au 18 avril 1958 (d’après Knauss, I960).Lignes d’égale intensité de courant, en centimètres par seconde.Les valeurs positives dénotent un courant vers l’est, les négatives, un courant vers l’ouest.- IOO s 200 Longitude ouest Figure 4 Profil longitudinal du courant de Cromwell, le long de l’équateur (avril-mai 1958, d'après Knauss).Les îles Galapagos sont à 91° ouest.Lignes d’égale intensité de courant, en centimètres par seconde.La ligne pointillée est à la profondeur de la vitesse maximum du courant.Valeurs négatives, courant vers l’ouest ; valeurs positives, courant vers l’est.LE JEUNE SCIENTIFIQUE, FÉVRIER 1966 101 teinte par les courants océaniques de surface est d’environ 6 noeuds (300 centimètres par seconde, observés dans le Gulf Stream et le Kuroshio), et que le Gulf Stream transporte de 70 à 100 millions de mètres cube d’eau par seconde.Si l’on se rappelle aussi que la plupart des courants des régions océaniques centrales sont plutôt faibles et diffus (le Gulf Stream et ses équivalents sont forts surtout près des côtes), on constate que le courant de Cromwell, bien que ses dimensions relatives soient celles d’un mince ruban (rapport épaisseur/largeur de moins d’un millième), prend place parmi les plus importants courants océaniques.Ce qui se passe aux extrémités du courant reste cependant encore obscur.Comment se forme le courant de Cromwell, près de la Nouvelle Guinée, et d’où provient l’eau qui le nourrit ?Comment peut-il disparaître si rapidement près des îles Galapagos ?On peut élaborer de savantes hypothèses ; tout cela reste spéculatif, sans observations.Il est à souhaiter que quelqu’un trouve bientôt le temps de s’intéresser à l’exploration océanographique de ces régions.La carte de la figure 2 permet de situer le courant de Cromwell par rapport aux autres courants du Pacifique.Coulant au-dessus, au-dessous et de chaque côté du courant de Cromwell, le courant équatorial sud l’enrobe complètement d’eau dérivant vers l’ouest.Un peu au nord, et au sud, les deux contre-courants équatoriaux coulent vers l’est, mais sont séparés du courant de Cromwell par les eaux du courant équatorial sud.Le plus fort courant du Pacifique, le Kuroshio, coule le long des côtes japonaises, et est l’équivalent du Gulf Stream dans l’Atlantique.Méthodes expérimentales Quelles techniques doit-on employer pour mesurer avec précision la vitesse d’un courant marin, loin des côtes et dans un océan de grande profondeur ?Pour évaluer avec précision la vitesse d’un objet il faut disposer d’un point fixe à partir duquel on mesure ses changements de position.Ceci n’est toutefois pas sans difficultés en haute mer, étant donné l’absence de points de référence et l’impossibilité pratique d’y tenir un navire immobile.En effet, même si on réussit à y ancrer un navire, la longueur du câble servant à l’ancrage dépasse d’habitude de beaucoup la profondeur, et permet au bâtiment d’amples déplacements latéraux.Néanmoins on a trouvé un moyen ingénieux de contourner cette difficulté.Une sphère de métal, vide et hermétiquement fermée, est ancrée à quelques mètres sous la surface au moyen d’un lourd bloc de béton.Si la sphère est assez grosse, la poussée verticale due à la force d’Archimède, égale au volume d’eau déplacé, dépassera de beaucoup la force vers le bas due au poids de la sphère et du câble d’ancrage.La sphère étant ainsi attirée vers la surface, le câble est soumis à une forte tension et reste très près de la verticale.Si, de plus, les forces horizontales produites par les courants sur ce système sont beaucoup plus petites que la tension verticale, la sphère ne se déplacera que très peu horizontalement nar rapport à la position de l’ancre.On a donc un point quasi-fixe, à quelques mètres de profondeur.Il suffit dès lors d’y attacher une bouée flottante, garnie d’un réflecteur Radar Bopée reflectrice Sphère Courantomètre S lOOO 5000 L th / m n n / n > n n >)>>>>>//> n rrn n ) nmnm A B Figure 5 Méthode de mesure de courant à l’aide d’une bouée quasi-fixe ancrée en haute mer.A.Illustration du système.B.Le courant net (3) est la somme vectorielle* de la dérive du navire par rapport à la bouée (1) et du courant mesuré par le courantomètre (2).* La somme vectorielle est obtenue en mettant les flèches (1) et (2) bout à bout.102 LE JEUNE SCIENTIFIQUE, FÉVRIER 1966 d’ondes de radar, pour en indiquer la position.Mais pourquoi, demandera-t-on, placer la sphère entre deux eaux ?On la soustrait ainsi à l’influence des vagues de surface qui, en la déplaçant verticalement, pourraient augmenter la tension du câble jusqu’au point de rupture.On voit en figure 5 les détails de ce mode d’ancrage d’un point fixe et la technique décrite par Knauss (1960) pour mesurer la vitesse du courant de Cromwell à l’aide de tels points fixes.Des courantomètres sont suspendus à des profondeurs données sous le bateau et mesurent la force et la direction du courant par rapport à celui-ci.A l’aide du radar on détermine simultanément le mouvement du navire par rapport à la bouée.Le courant net est la somme des deux vecteurs de vitesse.Les courantomètres consistent en une hélice mue par le courant : le nombre de tours par minute donne la force du courant.La direction est obtenue par comparaison de l’orientation du courantomètre avec celle d’une aiguille aimantée à l’intérieur de celui-ci.Les données sont transmises électriquement à la surface et enregistrées sur papier ou sur ruban magnétique.Recherche théorique Il n’existe encore aucune théorie générale du courant de Cromwell, permettant de l’expliquer en entier et d’en comprendre les relations avec les masses d’eau et courants avoisinants.On a déjà constaté le manque d’observations sur lesquelles il faudrait baser une telle théorie.Il est, de plus, avantageux d’essayer de comprendre d’abord certaines parties essentielles avant de se lancer à l’attaque du tout.Quelques ouvrages théoriques se sont penchés sur l’explication de la partie centrale du courant de Cromwell, en négligeant ce qui se passe à ses extrémités et les interactions avec les courants voisins.Je n’ai pas l’intention de les discuter ici, étant donné le bagage de connaissances en dynamique des fluides nécessaire à leur compréhension.La difficulté de ces théories provient de ce que la composante verticale de la force de Coriolis, qui agit perpendiculairement (à droite dans l’hémis- phère nord, à gauche dans l’hémisphère sud) sur tout objet en mouvement horizontal à la surface du globe, et est d’une importance primordiale pour la dynamique des courants marins, disparaît à l’équateur.Cette composante est en effet proportionnelle au sinus de la latitude, et devient donc nulle lorsque le sinus = O.D’autres effets, plus compliqués, entrent alors en jeu dans la balance des forces.Etant donné la longueur et l’extrême ténuité du courant de Cromwell, il est improbable qu’il s’agisse là d’un jet de fluide ayant sa source quelque part à l’ouest du Pacifique et le traversant presque en entier.Un tel jet serait dissipé et perdrait son identité bien avant d’avoir traversé l’océan.Le courant doit donc être l’oeuvre de forces agissant tout le long de son axe.Il semble en effet possible d’expliquer un tel courant sous-marin par l’action indirecte des vents sur la surface de la mer, en tenant compte de la symétrie par rapport à l’équateur et de la disparition de la composante verticale de la force de Coriolis à cette latitude.Une étude théorique récente par A.Robinson, de Harvard, des courants équatoriaux produits en milieu turbulent par un système de vents du type trouvé dans le Pacifique équatorial donne des résultats assez près de ceux observés pour le courant de Cromwell.De plus, l’application de cette analyse à un système de vents du genre « mousson » semble bien expliquer la variabilité du courant sous-marin équatorial dans l’océan Indien.Courants sous-marins équatoriaux dans les autres océans Le courant de Cromwell est-il une particularité de l’océan Pacifique ou bien un phénomène associé aux conditions rencontrées en général à l’équateur ?Cette question se posa aux océanographes peu après sa découverte et les incita à rechercher des courants équivalents dans les océans Atlantique et Indien.Un courant sous-marin équatorial coulant vers l’est a été identifié dans l’Atlantique et semble être, là aussi, un phénomène permanent.Dans l’océan Indien cependant, l’existence d’un tel courant est associé à l’état de la mousson.Ce détail confirme l’hypothèse selon laquelle le courant est dû à l’action du vent.Dans l’Atlantique et le Pacifique équatorial le système de vents reste sensiblement le même toute l’année, alors que dans l’océan Indien, fermé au nord par une masse continentale, les vents de nord est soufflant de novembre à mars sont remplacés d’avril à septembre par des vents de sud-ouest.La réponse à la question ci-dessus est donc que l’existence d’un courant équatorial est rendue possible par les conditions particulières rencontrées partout à l’équateur et associées à la sphéricité de la terre, mais qu’un tel courant ne se manifestera que pour certains types de systèmes de vents.La récente découverte d’un courant sous-marin de première importance et les problèmes théoriques suscités par cette découverte illustrent bien l’activité actuelle de la recherche océanographique et le grand nombre de questions encore à résoudre pour compléter notre connaissance des océans.Bibliographie Sur les courants sous-marins équatoriaux.CROMWELL, T„ MONTGOMERY, R.B., et E.D.STROUP.Equatorial undercurrent in Pacific Ocean revealed by neiv methods, dans Science, vol.119, p.648, 1954.KNAUSS, J.A., Measurements of the Cromwell current.Deep Sea Research, vol.6, pr>.165-286, 1960.KNAUSS, J.A.et B.A.TAFT, Equatorial Undercurrent of the Indian Ocean, dans Science, vol.143, pp.354-356, 1962.METCALF.W.G.A.D.VOORHIS et M.C.STALCUP, Observations of the Atlantic Equatorial Undercurrent, dans Journal of Geophysical Research, vol.67, p.3580, 1962.ROBINSON, A., An investigation into the wind as a cause of equatorial undercurrents, dans Journal of Marine Research, 1966 (sous presse).Une excellente introduction à l’océanographie descriptive a été publiée par Pickard : PICKARD, G.L., Descriptive physical oceanography, Pergamon Press, 1963.On peut aussi consulter : ROUCH, J., Traité d’océanographie physique (3 volumes), Payot, Paris, 1943-48.LE JEUNE SCIENTIFIQUE, FÉVRIER 1966 103 Quelques notions d’astronautique: “lois de la mécanique céleste”; trajectoire, , stabilité et manoeuvre des satellites Depuis les âges les plus reculés, les hommes se sont intéressés aux objets qui occupent la voûte céleste.Ils découvrirent des objets dont la trajectoire était des plus bizarre : les planètes.Aussi, pendant plusieurs siècles vit-on les penseurs s’attaquer à l’étude de ces trajectoires afin d’en trouver le secret.Bien des théories furent avancées, toutes aussi peu satisfaisantes les unes que les autres, jusqu’au jour où Képler (1571-1640), après une vie de labeur intense, énonça finalement pour la première fois ce que l’on est convenu d’appeler les « lois de la mécanique céleste ».Voici, dans notre langage moderne, l’énoncé des trois lois de Képler : 1— La trajectoire d’une planète est une ellipse dont le Soleil occupe l’un des foyers.2— Le rayon vecteur allant d’une planète au Soleil balaie des aires égales pendant des temps égaux.3— Pour toutes les planètes du système solaire, les carrés des périodes de révolution sont proportionnels au cube du grand axe de leur orbite.Ces lois de la mécanique céleste n’étaient alors qu’empiriques, c’est-à-dire qu’elles ne reposaient sur aucune preuve mathématique bien établie.La seule et unique raison de leur existence résidait dans le fait qu’elles expliquaient bien le comportement des planètes tel qu’enregistré par tous les astronomes de l’époque et en particulier par Tycho Brahé (1546-1601) dont les données jouissaient de la plus grande précision.On affirme qu’il fut le premier à évaluer l’erreur instrumentale dont ses mesures — comme toute mesure physique d’ailleurs -— étaient entachées.Ce n’est que 25 ans après la mort de Képler que les lois de la mécanique céleste reçurent leur confirmation théorique.En effet, vers 1665, Isaac Newton s’intéressa au problème des corps en chute libre et, à partir de considérations sur ce sujet, retrouva théoriquement les 3 lois de la mécanique céleste.Cependant, alors que Képler croyait que ses lois ne s’appliquaient qu’aux planètes, les considérations théoriques de Newton l’amenèrent à conclure que ces mêmes lois restaient valables chaque fois qu’un corps gravitait autour d’un autre corps.Il en fit la preuve en calculant théoriquement l’orbite de la Lune autour de la Terre.Les résultats sont conformes à la réalité : preuve que les lois de la mécanique céleste ne s’appliquent pas seulement au cas des planètes gravitant autour du Soleil.Newton venait de poser les bases de l’astronautique moderne.En effet, d’après ses conclusions théoriques, si un jour l’homme parvenait à placer un objet en orbite autour de la Terre, cet objet, telle une nouvelle Lune, obéirait automatiquement aux 3 lois de la mécanique céleste.LE JEUNE SCIENTIFIQUE, FÉVRIER 1966 par Alphée NADEAU Un montage photographique montrant les deux célèbres Gemini VI et VII lors de cette fameuse rencontre dans l’espace réalisée le 15 décembre 1965.Les quelques « notions d’astronautique » de ces pages peuvent aider à mieux comprendre les manoeuvres de ces rendez-vous dans l’espace.La conquête de l’espace B09C Conséquence de ces lois Quelles sont les conséquences de ces lois ?La première loi affirme que le corps autour duquel se développe l’ellipse occupe l’un des foyers de celle-ci.D’où, au cours de sa révolution, le corps qui gravite — appelons le satellite — ne reste pas toujours à la même distance du corps principal — appelons-le Terre — : il s’en éloigne en fait jusqu’à une distance maximale (à une extrémité du grand axe) pour revenir ensuite jusqu’à une distance minimale.Lorsqu’un satellite est à sa distance maximale de la Terre on dit qu’il est à son apogée, à l’autre extrémité de sa trajectoire, on dit qu’il est à son périgée.Dans le cas des astres, la plus petite distance du Soleil s’appelle périastre, la plus grande, apoastre.Bien plus, maintenant que l’on veut satelliser des véhicules spatiaux autour de la Lune, c’est-à-dire de façon à ce que l’un des foyers de leur trajectoire soit occupé par la Lune, ces deux positions particulières deviennent apolune et périlune.Par ailleurs, la deuxième loi nous force à conclure que la vitesse du satellite sur sa trajectoire change continuellement.Tel que le montre la Figure 1, il faudra que la vitesse du satellite soit plus grande à son périgée (par rapport à son apogée), afin que les aires balayées par le rayon vecteur Terre-satellite (surface foncée) demeurent constantes pour des temps égaux.Par conséquent, la vitesse d’un satellite sur sa trajectoire est donc plus grande lorsqu’il est près de la Terre (périgée), diminue à mesure qu’il s’en éloigne pour atteindre une valeur minimale à son apogée, réaugmente ensuite jusqu’à sa vitesse maximale, et ainsi de suite .C’est là un phénomène analogue à celui de la pierre lancée vers le haut : elle monte aussi longtemps que l’attraction terrestre ne l’a pas freinée complètement, puis elle retombe de sa hauteur maximale en accélérant continuellement sous l’effet de la pesanteur ; lorsqu’elle touche le sol, elle possède la même vitesse qu’elle avait lors du départ.On appelle période le temps employé par le satellite pour parcourir sa trajectoire au complet.Or la troisième loi de la mécanique céleste nous dit que les carrés des périodes sont proportionnels aux cubes des grands axes.En d’autres mots, pour un grand axe d’une longueur donnée, la période est toujours constante.Ceci nous oblige à conclure que deux satellites de périodes différen- tes ne peuvent en aucun cas décrire la même trajectoire.En fait, dès que l’on tente de changer le temps d’un satellite pour accomplir une fois le tour de la Terre, automatiquement on s’efforce de changer la longueur de son grand axe et, par conséquent, toutes les caractéristiques de sa trajectoire.Supposons, par exemple, qu’au moment où le satellite passe à son périgée (distance minimale de la terre), on lui ajoute un surcroît de vitesse par un procédé quelconque.(Ce serait comparable à notre pierre qui vient de retomber sur le sol : supposons maintenant qu’on la relance dans les airs avec une vitesse initiale plus grande.Elle monterait alors plus haut qu’au premier lancement).Tel sera le cas de notre satellite : il montera plus haut, donc s’éloignera davantage de la Terre et sa trajectoire aura un nouvel apogée et un grand axe plus long.L'inclinaison d'un satellite Lorsqu’un satellite est placé en orbite, il possède une période qui lui est propre, un apogée et un périgée bien caractéristiques.Nous pouvons donc suivre facilement sa trajectoire dans la voûte céleste.Glissons une feuille de papier immense sur cette trajectoire : nous obtenons ce que l’on est convenu d’appeler le plan orbital du satellite et nous constatons que ce plan passe par le centre de la Terre.Faisons glisser de la même façon une feuille de papier sur le cercle équatorial terrestre : nous obtenons alors le plan équatorial.On appelle inclinaison l’angle exprimé en degrés entre le plan orbital et le plan équatorial.On voit immédiatement que l’inclinaison peut varier de 0° à 90° suivant que le satellite gravite autour de l’équateur terrestre ou de façon à passer par les deux pôles de la Tei're.Parcours inégaux en temps égaux Egales — Aires ¦SATELLITE Grand Périgée Apogée Représentation schématique des deux premières lois de Képler.LE JEUNE SCIENTIFIQUE, FÉVRIER 1966 105 Voici comment on détermine l'inclinaison d'un satellite : Dessin 1 (en haut): on établit d’abord le plan orbital; Dessin 2 (en haut): puis le plan équatorial; Dessin 3 (en bas): et ensuite on mesure l’angle entre ces deux plans: c’est l’inclinaison.INCLINAISON Les deux points de rencontre entre le plan équatorial et l’orbite du satellite s’appellent les noeuds.Il y a le noeud ascendant et le noeud des-Cendant suivant que le satellite descend vers son périgée ou remonte à son apogée.On appelle ligne des noeuds la ligne d’intersection entre ces deux plans parce que cette ligne passe par les noeuds ascendant et descendant.Stabilité du plan orbital Un satellite qui ne subirait aucune autre influence que celle d’une terre parfaitement ronde garderait une inclinaison constante et son plan orbital demeurerait donc fixe dans l’espace.Tel n’est pas le cas cependant, en pratique, et la variation de l’angle d’inclinaison du plan orbital d’un satellite permet une mesure directe des malformations de la Terre (différence entre diamètre équatorial et diamètre polaire, densité de l’atmosphère, etc.).Par exemple, le bourrelet équatorial est suffisant pour faire tourner le plan orbital ; de même les radiations Solaires créent une pression qui modifent parfois (Echo 1) l’orbite du satellite.et ainsi de suite.Ces déformations dont nous venons de parler sont de toute évidence complètement hors de notre contrôle.Il arrive parfois que l’on puisse les utiliser avec avantage, mais tel n’est pas le cas, la plupart du temps.Cependant, grâce aux fusées auxiliaires dont les satellites sont munis, il est nossible de modifier l’orbite à volonté.Avant d’expliquer l’usage de ces fusées, il serait bon, croyons-nous de nous entendre sur la signification des quatre termes suivants : avant, arrière, posigrade et rétrograde.Les véhicules habités Dans le cas des véhicules habités, le mot avant représente la direction vers laquelle l’équipage regarde, l’arrière désigne la portion d’espace directement en arrière d’eux.Les fusées auxiliaires sont toutes situées dans la partie arrière du véhicule.Ainsi, lorsque l’équipage éjecte de l’air vers l’avant, le satellite est poussé vers l’arrière.Inversement, si 106 LE JEUNE SCIENTIFIQUE, FÉVRIER 1966 Quelques exemples de manoeuvres possibles : en trois dessins.PERIGEE APOGEE 1) Ejection vers l’arrière ou « manoeuvre posigrade » qui allonge l’ellipse en éloignant son apogée.2) Ejection vers l’avant ou « manoeuvre posigrade ».3) Ejection vers l’avant mais « manoeuvre rétrograde » afin de diminuer l’orbite en rapprochant son apogée.LE JEUNE SCIENTIFIQUE, FÉVRIER 1966 le jet d’air sort vers l’arrière, le satellite progresse plus rapidement vers l’avant.Il faut donc retenir que les termes avant et arrière se réfèrent toujours au satellite lui-même : c’est en quelque sorte l’avant et l’arrière du véhicule spatial.Les termes posigrade et rétrograde se rapportent par contre au sens du mouvement du satellite.Par conséquent, une manoeuvre rétrograde s’oppose au mouvement du satellite tandis qu’une manoeuvre posigrade accentue le mouvement du satellite.Utilité de ces manoeuvres Si l’équipage d’un véhicule habité effectue une manoeuvre posigrade, alors que le satellite est à son périgée, cela aura pour effet, comme nous venons de le voir, d’accentuer le mouvement du véhicule spatial et sa vitesse augmentera.Le véhicule changera automatiquement de trajectoire et son apogée s’éloignera davantage de la Terre.Pour élever l’apogée d’un satellite c’est la manoeuvre la plus économique pour le carburant.Par contre, une manoeuvre rétrograde n’aura nullement pour effet de faire reculer le véhicule spatial.Elle ne fera au contraire que diminuer sa vitesse et, par conséquent, rapprochera son apogée de la Terre.On comprend donc que pour retourner au sol, il suffit que l’équipage effectue une manoeuvre rétrograde assez importante pour que l’orbite finale du satellite soit tellement basse qu’elle intercepte notre planète au passage.Un examen des dessins reproduits avec cet article éclaircira ces questions.Dans les quelques lignes qui précèdent nous avons vu des notions de base qui, nous l’espérons, vous aideront à mieux comprendre les descriptions des prochains rendez-vous spatiaux.Bibliographie Dictionnaire de l’Astronautique, par Thomas de Galiana ; Librairie Larousse, Paris, 1964 Orbital Mechanics of Rendez-vous Missions, News Nasa, « National Aeronautics and Space Administration», Washington.D.C.: 15 octobre 1965 Les tremblements de terre au Canada La plupart des Canadiens sont surpris lorsqu’on leur dit qu’il y a des tremblements de terre au Canada.Ils se souviennent bien d’articles parus dans les journaux au sujet de certains tremblements de terre.Ils se souviennent également d’avoir vu des films ou des photographies où l’on montrait des bâtiments effondrés ou même carbonisés.Ils ont peut-être été jusqu’à contribuer à des fonds de secours destinés aux victimes d’un tremblement de terre.Mais les dévastations ont toujours eu lieu loin d’eux : au Japon, en Afrique du Nord, en Inde ou en Amérique du Sud, jamais plus près, en tous cas, qu’en Californie.Cette attitude peut se justifier à bien des égards.Presque tous les grands tremblements de terre du monde se produisent dans deux zones bien définies.L’une de ces zones suit la bordure du Pacifique depuis l’extrémité méridionale du Chili en remontant vers le nord le long de la côte des Amériques puis en traversant les îles Aléoutiennes et en descendant vers le sud le long de la côte de l’Asie jusqu’à la Nouvelle-Guinée, les Nouvelles-Hébrides et la Nouvelle-Zélande.L’autre zone rejoint la première en Indonésie et remonte vers le nord de l’Inde en passant par le proche Orient et la Méditerranée et en allant jusqu’aux Açores.Du fait que le Canada se trouve dans la limite de la zone du Pacifique on ne pourrait s’attendre à avoir des tremblements de terre que sur le côte ouest.Malgré cela, la plupart des Canadiens pensent que dans le Pacifique nos tremblements de terre ont été de faible envergure.La mémoire est courte.Au cours des 20 dernières années il s’est produit deux tremblements de terre importants en Colombie-Britannique et un autre tout près de nous dans l’Etat de Washington.Et ce n’est pas seulement en Colombie-Britannique que nous avons des tremblements de terre; il y a eu trois importants séismes dans la vallée du Saint-Laurent au cours de la vie de la plupart de mes lecteurs.Heureusement, ce sont les plus petits de ces tremblements de terre canadiens qui se sont manifestés près des villes.Les autres se sont produits dans des régions rurales ou dans des zones encore plus clairsemées où les dommages ont été infimes.Il est indéniable, cependant, que les tremblements de terre nous menacent au Canada.Si l’un quelconque de nos plus grands tremblements de terre s’était produit sous une grande ville les résultats auraient pu être désastreux.Qu’est-ce qui nous fait dire cela ?Plusieurs centaines de stations sont établies dans le monde entier pour enregistrer les tremblements de terre au moyen d’instru- par John H.HODGSON ments calibrés avec précision qu’on appelle des sismographes.L’amplitude des secousses enregistrées donne une idée de la dimension absolue des tremblements de terre et compte tenu de la distance de la station par rapport aux tremblements de terre il est possible de donner une valeur à cette dimension absolue.Lorsque cette valeur est déterminée d’après les enregistrements de plusieurs stations on a généralement un bon accord entre les relevés et la moyenne peut être acceptée en toute confiance.C’est parce qu’on connaît bien cette valeur moyenne pour les tremblements de terre canadiens que nous pouvons parler en connaissance de cause des dangers qu’ils font courir.Le concept de la valeur susmentionnée est utile pour les tremblements de terre de notre époque mais si nous essayons de remonter aux graphiques enregistrés autrefois, une autre méthode de mesure doit être employée car on n’a recours au sismographe que depuis le début du siècle.C’est là que nous pouvons employer un autre concept, à savoir celui de l’intensité.C’est une mesure fondée sur une échelle empirique décrivant les effets des tremblements de terre.L’échelle d’intensité la plus utilisée en Amérique du Nord est indiquée sur le tableau de la page 111.En lisant l’échelle (de Mercalli) on est frappé par le fait qu’une intensité assignée doit dépendre d’un grand nombre de facteurs autres que l’ampleur du tremblement de terre, à savoir la façon dont les bâtiments sont construits, la nature du sol sur lequel ils reposent et la mesure dans laquelle les populations peuvent entrer en état de panique.Néanmoins, en ce qui concerne les tremblements de terre de l’histoire, la meilleure chose à faire est de se baser sur une mesure d’intensité.Si l’on a une bonne expérience dans une zone particulière on peut procéder à une interprétation juste en matière d’amplitude.Par l’intermédiaire de l’amplitude nous pouvons déterminer la dimension d’un tremblement de terre par rapport à un autre.Dans une autre figure, nous avons pris comme standard le tremblement de terre qui a eu lieu en 1933, à Long Beach en Californie et nous avons comparé avec lui un certain nombre d’autres tremblements de terre.Nous remarquons que le tremblement de terre indiqué par « Seuil des dommages », ampleur 5, est seulement en dimension à peu près le centième du tremblement de Long Beach tandis que le plus grand tremblement de terre connu, d’ampleur 8.9, est 10 000 fois plus grand.Ceci montre bien que l’échelle d’ampleur (logarithmique) est très condensée.108 LE JEUNE SCIENTIFIQUE, FÉVRIER 1966 v! w m V-* i$a£*«2 !§?&§ 8ÜIÜS: sms ’.'-•rgÿi- kUHNs F3F^T SHB3I S’s^sss?¦Mm WgSi sægrjgr "-¦/.- 1.vr,*~ £*.& < ' ' '¦ALSR?iss *S*Vyi •Vj£2«W&* -I