Océanologie

Un exposé sur l'étude marine, la plongée, ses règles et le principe du ludion.


Généralités

L'océanologie est l'étude des océans. Cette science regroupe de nombreuses disciplines, qui sont alors spécialisées dans leur objet d'étude : biologie marine (ichtyologie, malacologie...), géologie (des fonds marins, tectonique des plaques...), physique (hydrologie, météorologie marine, climatologie, étude des marées et des courants...), chimie, etc. et nécessite des techniques spécifiques : construction (navale, de sous-marins d'exploration, de plate-formes offshore...), plongée (équipée, autonome, en apnée...), etc.

Les mers et océans constituent un élément essentiel de la biosphère, notamment par le fait qu'ils recouvrent 71 % de la surface de la Terre et que la vie y est apparue. Leur influence sur le climat et la composition de l'atmosphère est primordiale. Ils abritent un nombre d'espèces animales et végétales considérable, dont une partie non négligeable sont encore inconnues. Un grand nombre d'animaux (poissons, crustacés, coquillages...) et d'algues sont essentiels à l'alimentation d'une grande partie de l'humanité.

La mer est aujourd'hui menacée par différents types de pollution et par la surexploitation des ressources (poissons, espace littoral constructible...).

Histoire

Antiquité

L'histoire de l'océanologie commence dans l'Antiquité, avec la théorie d'Archimède et l'expérience d'Alexandre le Grand, qui se fait descendre à 20 m de profondeur dans un tonneau de bois cerclé de cuivre.

XVe siècle

Léonard de Vinci s'intéresse au phénomène des marées.

XVIIe siècle

Giovanni Alfonso Borelli invente un scaphandre à tuyaux et cagoule au XVIIe siècle. Isaac Newton explique en partie les marées, en 1687. Edmond Halley invente une cloche à plongeur en 1690.

XVIIIe siècle

Lethbridge invente un tonneau de plongée, en 1715. Benjamin Franklin publie ses cartes du Gulf Stream en 1769. David Bushnell conçoit un sous-marin en bois, The Turtle, en 1775. Robert Fulton fabrique un sous-marine, le Nautilus, en 1798. Pierre-Simon de Laplace complète la théorie des marées de Newton en 1799.

XIXe siècle

Sir James Clark Ross explore les pôles et invente des instruments de mesure, vers 1840. Matthew Fontaine Maury étudie la météorologie marine et invente le premier sondeur. Wyville Thomson initie la première campagne océanographique en 1872, la mission Challenger, qui dure quatre ans. Enfin, Léopold de Folin, malacologiste, fonde le Musée de la mer de Biarritz en 1871.

XXe siècle

Le Prince Albert Ier de Monaco affrète l'Hirondelle pour explorer la Méditerranée en 1885 et fonde le Musée océanographique de Monaco en 1910.

Jacques-Yves Cousteau, qui est à présent le plus célèbre des océanographes français, invente avec Émile Gagnan le scaphandre autonome à détendeur, en 1943. C'est le début de la plongée autonome, qui connaît un développement fulgurant dans les décennies suivantes. Cette invention aura des conséquences considérables sur les métiers de la mer (chasse sous-marine, construction de plate-formes offshore, étude de la faune et de la flore marine et lacustre, tourisme, etc.).

Auguste Piccard conçoit le bathyscaphe FNRS III qui descend à 4050 m en 1954, puis son fils Jacques descend à 10 916 m dans le Trieste, en 1960.

L'étude des océans est également assurée par des institutions, comme l'IFREMER.

La plongée

Plongée autonome

La plongée autonome est possible grâce aux travaux de Haldane, qui publie les premières tables de décompression au début du XXe siècle et à l'invention de Jacques-Yves Cousteau et Émile Gagnan : le scaphandre autonome à détendeur. L'US-Navy a inventé le mélange hélium-oxygène (héliox), qui permet de descendre plus profond, en évitant les effets néfastes de l'azote.

Si elle peut être considérée comme un sport, la plongée ne donne pas lieu à des compétitions, du fait des dangers qu'elle comporte. Le premier rencontré est le froid : la température du corps décroît très vite dans l'eau et il est nécessaire de porter une combinaison pour se protéger de ce phénomène.
Le deuxième danger apparaît avec la pression : celle-ci vaut 1 bar à la surface et augmente d'un bar en 10 m. Elle vaut ainsi 5 bars à 40 m. Lorsque la pression augmente, l'azote devient soluble et passe dans le sang. Il est nécessaire de remonter lentement pour que l'azote quitte le sang et soit évacué par la respiration. Si la remontée est trop rapide, des bulles peuvent se former dans le système circulatoire et causer des malaises, paralysies, douleurs articulaires et embolies cérébrales qui peuvent mener à la mort. Les tables de décompression indiquent la durée minimale de chaque palier de décompression afin d'éviter ces risques.

Un plongeur autonome respirant de l'air comprimé peut descendre jusqu'aux environs de 40 à 60 m. Ensuite, il se trouve soumis à l'ivresse des profondeurs : l'azote, qui devient toxique lorsqu'il est dissous dans le sang, rend fou. Le plongeur peut ainsi enlever son embout de détendeur et se noyer, ou chercher absolument à aller plus profond et aggraver le phénomène. Pour palier ce problème, le plongeur peut respirer de l'héliox, un mélange équivalent à de l'air mais où l'azote est remplacé par de l'hélium, gaz neutre.

Principe du ballast

Le ludion est un montage de physique (ou un jouet) servant à prouver la faible compressibilité des liquides par rapport à l'air : un objet creux et rempli d'air est immergé dans un récipient fermé par une membrane. Une pression sur cette membrane fait descendre l'objet creux et l'arrêt de la pression le fait remonter.

Le principe est celui de la transmission de la pression par le liquide : celui-ci ne pouvant pas être comprimé, il transmet la pression à l'air se trouvant dans l'objet creux. Cet air prend alors moins de place. La place libérée par l'air est alors occupée par le liquide. L'objet descend donc puisque le volume qu'il occupe dans l'eau diminue : la poussée d'Archimède diminue proportionnellement.

C'est le principe du ballast des sous-marins, utilisé en plongée.

Fabrication d'un ludion

Pour fabriquer un ludion, on peut utiliser une bouteille souple, par exemple une bouteille de limonade. On peut ainsi appuyer sur les parois de la bouteille pour exercer une pression sur l'eau.

L'objet creux peut être une cartouche de stylo plume, qui doit être pleine d'eau aux 2/3. De plus, le bas doit être lesté, par exemple avec un fil de plomb (du fil à souder sur la photo, donc un alliage plomb/étain).

[Cliquez pour agrandir : 32 Kio] Physique - Un ludion en fonctionnement.

Vie sous-marine

Les habitats sous-marins diffèrent des sous-marins par le fait que la pression qui règne dans un sous-marin est la pression atmosphérique : il est compliqué d'y entrer et d'en sortir au fond car cela nécessite un sas de compression et de décompression. À l'inverse, les habitats sous-marins sont à la pression du fond : l'entrée et la sortie se font par une simple trappe.

Des expériences de « maisons sous la mer » ont été menées, notamment par Jacques-Yves Cousteau : en 1965, Précontinent III (Conshelf III) permet à six « océanautes » de vivre pendant un mois à 110 m de fond, dans une sphère de 12 m de diamètre contenant de l'héliox à une pression de 12 bars. Ils ont ainsi pu effectuer divers travaux au fond et les modifications de leur métabolisme ont été étudiées.

Les menaces

La pollution

Le terme de « pollution » regroupe différents types de dégradation de l'environnement :

La surexploitation

La surexploitation de l'océan concerne différents types de ressources :

Les musées et aquariums

Pour faire découvrir les richesses de la mer au grand public et le sensibiliser, des aquariums et musées des océans ont été créés partout dans le monde. On peut ainsi citer :

VilleNomParticularitésPhoto
BiarritzMusée de la mer [Cliquez pour agrandir : 81 Kio] Biarritz - Le musée de la mer : vue générale.
BrestOcéanopolis [Cliquez pour agrandir : 70 Kio] Bretagne - Océanopolis : vue générale.
Boulogne-sur-MerNausicaá [Cliquez pour agrandir : 62 Kio] Boulogne-sur-Mer - Nausicaá : la façade.
ShanghaiShanghai Ocean AquariumTunnel à requins [Cliquez pour agrandir : 72 Kio] Shanghai - Le Shanghai Ocean Aquarium.

Biographies

Biographie de Léopold de Folin

Océanographe et malacologiste français né en 1817 à Tournus ; décédé en 1896 à Biarritz.

Léopold, marquis de Folin, a participé en tant que scientifique au tour du monde du HMS Challenger de 1872-1876, destiné à l'exploration des océans. En plus de ses études sur les mollusques et sur le Golfe de Gascogne, il est à l'origine de la création du musée de la mer de Biarritz, lequel lui a consacré une salle.

Biographie de Jacques-Yves Cousteau

Océanographe et inventeur français né le 11 juin 1910 à Saint-André-de-Cubzac ; décédé le 25 juin 1997 à Paris.

Militaire de formation, Jacques-Yves Cousteau va s'intéresser à la plongée sous-marine dès les années 1930. En 1943, il invente, avec Émile Gagnan, le scaphandre autonome. Il continue à travailler pour la Marine en utilisant son invention, puis la quitte pour fonder les Campagnes Océanographiques Françaises. Avec son célèbre bateau, la Calypso, il sillonne les mers du globe et tourne un nombre impressionnant de documentaires, avant de s'engager pour la protection de l'environnement, au nom des droits des générations futures.

[Cliquez pour agrandir : 83 Kio] Saint-André-de-Cubzac - La maison natale de Jacques-Yves Cousteau : vue générale. [Cliquez pour agrandir : 82 Kio] Saint-André-de-Cubzac - La maison natale de Jacques-Yves Cousteau. [Cliquez pour agrandir : 85 Kio] Saint-André-de-Cubzac - La maison natale de Jacques-Yves Cousteau : détail. [Cliquez pour agrandir : 68 Kio] Saint-André-de-Cubzac - Le rond-point Jacques-Yves Cousteau. [Cliquez pour agrandir : 90 Kio] Saint-André-de-Cubzac - La tombe de Jacques-Yves Cousteau : détail. [Cliquez pour agrandir : 54 Kio] La Rochelle - La Calypso à quai. [Cliquez pour agrandir : 76 Kio] La Rochelle - La Calypso à quai.


Cette page en français a été créée par Peter à partir de sources multiples et de connaissances ou expériences personnelles, le 21 juin 2005 et modifiée pour la dernière fois le 24 août 2016. Son avancement est noté 1/3.