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Même si ce sont des objets inanimés, les dunes de sable peuvent «communiquer» entre elles, ont découvert des chercheurs. Une équipe de l’Université de Cambridge a découvert qu’en se déplaçant, les dunes de sable interagissent avec d’autres dunes et repoussent leurs voisines en aval.

Les dunes communiquent entre elles

À l’aide d’un «champ de courses» de dunes expérimental, les chercheurs ont observé que deux dunes identiques commencent à se rapprocher, mais au fil du temps, elles s’éloignent de plus en plus. Cette interaction est contrôlée par des tourbillons turbulents de la dune en amont, qui repoussent la dune en aval. Ces résultats sont essentiels pour l’étude de la migration à long terme des dunes, qui menace les canaux de navigation, augmente la désertification et peut enterrer des infrastructures telles que les autoroutes.
Lorsqu’un tas de sable est exposé au vent ou à l’écoulement de l’eau, il forme une dune et commence à se déplacer en aval avec l’écoulement. Les dunes de sable, que ce soit dans les déserts, au fond des rivières ou sur les fonds marins, se produisent rarement isolément et apparaissent généralement en grands groupes, formant des motifs appelés champs ou couloirs de dunes.

Des théories

« Il existe différentes théories sur l’interaction des dunes: l’une est que les dunes de tailles différentes vont entrer en collision et continuer à entrer en collision, jusqu’à ce qu’elles forment une dune géante, bien que ce phénomène n’ait pas encore été observé dans la nature », a déclaré Karol Bacik, doctorant au département de mathématiques appliquées et de physique théorique de Cambridge, et premier auteur de l’article. « Une autre théorie est que les dunes pourraient entrer en collision et échanger des masses – un peu comme des boules de billard qui rebondissent les unes sur les autres – jusqu’à ce qu’elles soient de la même taille et se déplacent à la même vitesse, mais nous devons valider ces théories expérimentalement. »
La plupart des travaux de modélisation du comportement des dunes de sable sont effectués numériquement, mais Vriend et les membres de son laboratoire ont conçu une installation expérimentale qui leur permet d’observer leur comportement à long terme. Les canaux remplis d’eau sont des outils courants pour étudier le mouvement des dunes de sable dans un environnement de laboratoire, mais les dunes ne peuvent être observées que jusqu’à ce qu’elles atteignent l’extrémité du réservoir. Au lieu de cela, les chercheurs de Cambridge ont construit un canal circulaire pour que les dunes puissent être observées pendant des heures lorsque le canal tourne, tandis que les caméras à haute vitesse leur permettent de suivre le flux de particules individuelles dans les dunes.

Une expérience pour observer les dunes


Les deux dunes ont commencé avec le même volume et la même forme. Comme le flux a commencé à se déplacer à travers les deux dunes, ils ont commencé à se déplacer. « Puisque nous savons que la vitesse d’une dune est liée à sa hauteur, nous nous attendions à ce que les deux dunes se déplacent à la même vitesse », a déclaré Vriend. « Cependant, ce n’est pas ce que nous avons observé. »
Initialement, la dune avant s’est déplacée plus rapidement que la dune arrière, mais au fur et à mesure que l’expérience a continuée, la dune avant a commencé à ralentir, jusqu’à ce que les deux dunes se déplacent à presque la même vitesse.
Surtout, le schéma d’écoulement à travers les deux dunes a été observé comme étant différent: le flux est dévié par la dune avant, générant des «tourbillons» sur la dune arrière et la repoussant. « La dune avant génère le modèle de turbulence que nous voyons sur la dune arrière », a déclaré Vriend. « La structure d’écoulement derrière la dune avant est comme un sillage derrière un bateau et affecte les propriétés de la prochaine dune. »
Au fur et à mesure que l’expérience se poursuivait, les dunes se sont éloignées de plus en plus, jusqu’à ce qu’elles forment un équilibre sur les côtés opposés du canal circulaire, restant à 180 degrés.

Trouver des preuves quantitatives d’une migration

La prochaine étape de cette recherche consistera à trouver des preuves quantitatives d’une migration des dunes complexe et à grande échelle dans les déserts, à l’aide d’observations et d’images satellites. En suivant des amas de dunes sur de longues périodes, nous pouvons observer si les mesures visant à détourner la migration des dunes sont efficaces ou non.
Cette recherche a été publiée dans Physical Review Letters.
Source : University of Cambridge
Crédit photo : Pixabay