Vague, eau, plage

Comment faire parler les vagues

Petit guide pour décrypter les vagues : repérez les effets de la réfraction, la réflexion et la diffraction et portez un autre regard sur les plages autour de vous.

Tremblez, physiciens, du fin fond de votre labo plongé dans le noir ! Tremblez, fanatiques des arcs-en-ciel doubles ! Désormais, admirer les effets de l’optique ne vous est plus réservé : tout le monde va pouvoir s’emplir les mirettes de ces petites merveilles de la nature. Depuis votre serviette de plage, vous avez peut-être même été témoin de ces phénomènes sans même le savoir. Plongée au cœur d’une de ces beautés méconnues qui en bouchent un coin.

Réfraction

Avez-vous déjà remarqué que les vagues sont toujours parallèles au rivage, quel que soit le dessin de la côte ? C’est la signature d’une propriété optique qu’on appelle réfraction : eh oui, les vagues sont des ondes mécaniques au même titre que la lumière ou le son ! La réfraction permet aussi d’expliquer pourquoi un cap aura tendance à s’éroder alors qu’une baie verra le sédiment s’accumuler jusqu’à former une plage. Explication.

Vague, Réfraction, Eau

Trajectoire des fronts de vagues vu du dessus : quel que soit l’angle d’attaque, les vagues finissent toujours parallèles au rivage grâce à la loi de la réfraction.

La vitesse (ou célérité) d’une vague dépend de la profondeur d’eau : elle ira plus vite là où vous n’avez pas pied qu’à l’endroit où les bambins pataugent joyeusement. Imaginons, au loin d’une plage rectiligne, un « front » de vagues [AB] qui arriverait en biais depuis la mer. Étant donné que plus on s’approche du rivage, plus la profondeur diminue, à un même temps t0 la profondeur sous le point A sera plus faible que celle sous le point B (voir la Figure 1). Donc c’est tout naturellement que le front de vague en A va ralentir, alors qu’il va continuer à la même allure en B. De fil en aiguille, en s’approchant de la côte la vague va inévitablement opérer une rotation et finir parallèle au rivage. CQFD. Les plus réfractaires d’entre vous vont me dire que c’est faux, les vagues n’arrivent pas toujours exactement parallèles à la côte. Ça m’ennuie de l’admettre, mais vous avez raison ! Ce léger angle qui subsiste à l’interface entre mer et littoral va générer un courant, proche du rivage, qu’on appelle dérive littorale. Ce courant joue pour beaucoup dans le dessin des côtes.

Trajectoire des fronts de vagues vus de dessus quand le littoral est escarpé : la réfraction entraîne l'érosion préférentielle des reliefs avancés en mer et l'accumulation de sédiments aboutissant à la formation de plages dans les baies

Trajectoire des fronts de vagues vus de dessus quand le littoral est escarpé : la réfraction entraîne l’érosion préférentielle des reliefs avancés en mer et l’accumulation de sédiments aboutissant à la formation de plages dans les baies

Mais revenons à nos moutons : comment diable ce phénomène peut-il justifier d’une plus grande érosion sur les caps que dans les baies ? Réponse illustrée sur la Figure 2 : les langues de terre en mer vont « attirer » les vagues comme un aimant, donc l’énergie cinétique de l’eau va se concentrer dans ces zones. Et plus l’énergie d’une vague est importante, plus elle érode ! Au fond d’une baie en revanche, les vagues sont moins rapides donc leur énergie est moindre. Elle est si faible que l’eau ne peut plus transporter les particules dont elle était chargée jusqu’ici et qu’elle va abandonner sur place. C’est ainsi que l’on trouve toutes sortes de choses dans une baie : du sable, des galets, du bois, des coquillages et crustacés, des bouteilles à la mer, Robinson Crusoé…

Réflexion

Avant, je pensais bêtement qu’après avoir déferlé, les vagues mouraient là, sur la plage, devant le regard indifférent des juilletistes et des aoûtiens badigeonnés d’huile de monoï. Quel sinistre sort… Mais j’ai vite séché mes larmes quand j’ai appris que tel le phénix, les vagues renaissaient de leurs cendres ! Le flux et reflux de la mer n’est pas qu’une expression : les ondes vont et rebondissent sur les obstacles pour repartir dans l’autre sens. Ça semble tellement évident ! Et pourtant apprendre cette anecdote a changé ma façon de voir les vagues. Essayez, vous verrez !

Effets visibles de la diffraction et de la réflexion sur les vagues lorsqu'elles rencontrent un obstacle (ici, un épi) vu du dessus.

Effets visibles de la diffraction et de la réflexion sur les vagues lorsqu’elles rencontrent un obstacle (ici, un épi) vu du dessus.

Diffraction

Last but not least, la diffraction peut elle aussi être lue dans une vague. Comment donc ? Prenez une jetée et des trains de vagues qui arrivent latéralement et se brisent sur un de ses côtés (Figure 3). Derrière la jetée, vous verrez les vagues se propager en prenant une forme circulaire. Et voilà, la diffraction se matérialise sous vos yeux ébahis !

Vu du ciel:

Les multiples visages des plages

Mélangez de l’eau et des sédiments, réservez pendant quelques milliers d’années : voilà, c’est prêt !

S’il existait une recette pour créer un plage, voici probablement ce à quoi elle ressemblerait. Aussi simple soit-elle, vous risqueriez pourtant d’être surpris du résultat ! Réunir ces ingrédients somme toute classique (disponibles dans toutes les bonnes épiceries de géologues) mènent en effet à une multitude de morphologies de plages. Pourquoi donc ? Parce qu’il y a des facteurs extérieurs à prendre en compte ! Cette diversité est liée à la forme du trait de côte et à la nature des courants marins (et notamment la dérive littorale, représentée par une flèche blanche sur les dessins ci-dessous).

Alors, sur quel genre de plage avez-vous planté votre parasol cet été ?

V.D.

Sources :

  • Radakovitch, cours de pétrologie exogène sur les environnements sédimentaires
  • Site web : oas.org
  • Paskoff R. (1998) Les littoraux, Armand Colin (ed.), 260 pp.
  • Haslett S. (2003) Coastal Systems, Taylor & Francis (eds.), 240 pp.
  • The Oceanography Course Team. (2006) Waves, tides and shallow-water processes. Butterworth Heidemann (ed.), 228 pp.
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