Qu’est-ce qui provoque les courants océaniques ?

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Les courants marins sont les vents des océans. ici, Crinoïde () ployant sous le souffle d'un courant, dans l'Atlantique Nord (NOAA).

Les courants marins sont les vents des océans. Ici, un Crinoïde (animal marin ressemblant à une plante) ploie sous le “souffle” d’un courant, dans l’Atlantique Nord (NOAA).

Deux phénomènes, selon les océanologues, sont à l’origine des grands courants qui animent les océans de la planète : le vent et la densité de l’eau. Le premier est responsable des courants dits superficiels, même s’ils sont parfois sensibles jusqu’à 1 000 mètres de profondeur. Ainsi, dans l’hémisphère Nord, la rencontre des vents d’ouest (au nord) et des alizés du nord-est (en zone tropicale) met en mouvement les eaux de surface dans le sens des aiguilles d’une montre (c’est l’inverse au sud de l’équateur).

Sens général des vents à la surface du Globe (Ph. Pinpin via Wikicommons CC BY-SA 3.0).

Sens général des vents à la surface du Globe (Ph. Pinpin via Wikicommons CC BY-SA 3.0).

Mais les courants ne suivent pas strictement la trajectoire des vents. Ils sont déviés vers la droite ou la gauche, selon l’hémisphère, sous l’effet de la force de Coriolis, conséquence de la rotation de la Terre. C’est à cause d’elle que les courants sont plus forts dans les parties occidentales des océans septentrionaux ou orientales dans les océans australs.

Un courant qui forme un “tapis roulant”

Le second phénomène à l’origine des courants marins dépend du gradient (ou taux) de densité de l’eau et concerne des mouvements qui affectent à la fois la surface et l’océan profond. Ces courants dits “thermohalins” (régis par la température et la salinité) forment ce que les océanologues appellent un “tapis roulant”.

Vidéo de la circulation des courants thermohalins (cliquer ici si la vidéo ne démarre pas).

Entraînées par les vents, les eaux de surface chaudes refroidissent en arrivant au niveau des pôles. Du coup, leur densité augmente et elles s’enfoncent vers les profondeurs, formant ainsi des courants profonds froids. Lesquels se réchauffent progressivement et, dès lors, remontent… et ainsi de suite.

Le sel aussi est le moteur du courant

A noter que des variations de salinité modifient également la densité des eaux, ce qui engendre aussi des mouvements d’eau massifs. Ainsi, au large de Gibraltar, les eaux très salées de la Méditerranée s’enfoncent sous celles de l’Atlantique.

Zoom sur la fraction du Gulf Stream qui caresse la cote est des États-Unis (en bleu et noir). Les couleurs représentent les températures (rouge = chaud ; bleu = froid). Nasa

Zoom sur la fraction du Gulf Stream qui caresse la cote est des États-Unis (en bleu et noir). Les couleurs représentent les températures (rouge = chaud ; bleu = froid). Nasa

Le Gulf Stream, célèbre courant s’étalant des côtes de Floride jusqu’au Groenland, est constitué de ces deux types de courants, à la fois thermohalin et dû au vent, dans des proportions équivalentes.

F.G.

 

> Lire aussi :

 

> Lire également dans les Grandes Archives de Science & Vie :

  • Un océan sous la terre ? – S&V n°1162 – 2014. Certaines preuves, notamment des micro-inclusions dans des diamants recueillis à 600 km sous la surface de la Terre, font penser à certains scientifiques qu’il existerait un océan sous-terrain.

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  • Le bruit des bateaux pollue aussi tous les océans – S&V N°1155 – 2013. Même les poissons et crustacés ne connaissent pas le silence… à cause de la pollution sonore des océans. Ce que Jean-Yves Cousteau et Louis Malle appelaient “Le monde du Silence” n’est plus.

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Ce système met en sourdine le smartphone si le cerveau est trop occupé

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Les sollicitations des smartphones et autres mobiles connectées ont tendance à nous distraire de notre occupation en cours (Ph. ClearFrost via Flickr CC BY 2.0)

Les sollicitations des smartphones et autres mobiles connectés ont tendance à nous distraire de notre occupation en cours (Ph. ClearFrost via Flickr CC BY 2.0)

Qui n’a jamais failli renverser quelqu’un en voiture, oublié quelque chose ou perdu le souvenir de ce qu’il s’apprêtait à faire à cause d’une sollicitation de son smartphone (un appel, un sms, une notification de ses réseaux sociaux, l’alerte d’une appli, etc.) ? Nous nous croyons tous doués pour la pensée en mode “multitâche” alors qu’en réalité la plupart ne sait que survoler de multiples taches en perdant la concentration et la capacité à accomplir correctement un travail…

Puisque le nombre de sollicitations que nous recevons de nos appareils mobiles et objets connectés tend à augmenter, et que la véritable pensée multitâche est réservée à un faible pourcentage d’entre nous, des chercheurs de l’Université Tufts (Massachusetts) ont conçu un dispositif, nommé Phylter, qui fait taire la machine si notre cerveau est dans un état d’encombrement cognitif.

 Il détecte si le cerveau est trop encombré

Le système, au stade de pilote dans le laboratoire des Interactions Humain-Machine (HCI) de l’Université Tufts, est fait de petits capteurs à placer sur le front d’une personne à l’aide d’une bandelette : ceux-ci mesurent en temps réel des signaux (indirects) de l’activité du cortex cérébral, qu’un algorithme analyse afin de déterminer l’état d”‘encombrement” de la pensée. Lorsque cet encombrement dépasse un certain seuil (établit par les chercheurs), l’algorithme désactive momentanément les alertes et autres bips du mobile afin de ne pas le distraire davantage.

Les émeteurs et le capteur de lumière IR d'un système d'Imagerie spectroscopique proche infrarouge fonctionnel (ISPIf) avec émetteurs et capteur (D. Afergan et al., Tufts University)

Les 4 émetteurs et le capteur de lumière IR du système d’Imagerie spectroscopique proche infrarouge fonctionnel ou ISPIf (D. Afergan et al., Tufts University).

Pour fouiller ainsi dans la pensée sans avoir à trouer le crane, les chercheurs exploitent une propriété du corps humain très particulière : sa transparence aux ondes lumineuses du proche infrarouge (des longueurs d’onde comprises entre 700 et 900 nm) – une propriété liée à la chimie et à la structure de la matière biologique (on parle de “fenêtre optique” du corps humain).

L’afflux de sang trahi l’afflux de pensées

Les “capteurs” sont en réalité des couples émetteur-recépteur d’un dispositif dit d’imagerie spectroscopique proche-infrarouge fonctionnelle (ISPIf ou fNIRS en anglais) envoyant des trains d’onde à travers le crane qui se reflètent dans les couches superficielles de notre matière grise et reviennent chargées d’information vers le dispositif.

Mode de fonctionnement de l'ISPIf : chemin de la lumière IR proche entre l'émetteur et le récepteur.

Mode de fonctionnement de l’ISPIf : chemin de la lumière IR proche entre l’émetteur et le récepteur.

En particulier, ces ondes sont reflétées par les molécules d’hémoglobine du sang sous deux longueurs d’onde légèrement différentes selon que l’hémoglobine est ou non chargée d’une molécule d’oxygène (O2). Aussi, le système est capable d’identifier des régions cérébrales concentrant un grand afflux d’oxygène, ce qui révèle un état d’activation, donc d’activité cognitive.

L’algorithme filtre les sollicitations en fonction de leur importance et de la disponibilité mentale de l’usager

Si l’ISPIf est bien moins précis que l’IRM fonctionnel (IRMf) utilisé couramment en imagerie cérébrale, il est suffisant pour informer un algorithme du taux d’activité cérébrale du lobe frontal. Surtout, contrairement à l’IRMf, c’est un système léger, peu encombrant, portable et à faible coût – tout à fait dans la gamme des capteurs et émetteurs dont on affuble de plus en plus les appareils et objets connectés.

Image d'activation des régions périphériques sur cerveau par ISPIf (le rouge est un maximum). A droite, le type de lumière pulsé par l'émetteur.

Image d’activation des régions périphériques sur cerveau par ISPIf (le rouge est un maximum). A droite, le type de lumière pulsé par l’émetteur.

Mais Phylter ne se contente pas de mesurer le taux d’occupation du la pensée, les chercheurs ont doté son algorithme de la capacité à établir une hiérarchie entre les différents messages et informations que le portable s’apprête à notifier, via un calcul statistique basé sur des paramètres ajustables par l’utilisateur, et à les “distiller” en fonction de la disponibilité mentale évaluée par l’ISPIf…

Le système des chercheurs de l’Université Tufts s’inscrit dans la prise de conscience du risque de saturation de notre mémoire de travail et de notre attention par la déferlante récente (et encore naissante) des mobiles intelligents et les usages nouveaux qu’elle a déjà engendré mondialement – il n’y a qu’à observer les passants dans n’importe quelle ville pour mesurer l’importance prise par notre interaction avec le smartphone.

— Román Ikonicoff

 

> Lire également

 

> Lire aussi dans les Grandes Archives de Science & Vie :

  • La science sait lire dans les pensées – S&V n°1098 – 2009. C’est dans la décennie 2000 que sont apparus les premiers résultats sur la reconstruction des pensées via le captage des signaux cérébraux, en particulier des images vues par l’individu.

1098

  • C’est parti pour la télépathie high-tech ! – S&V n°1054 – 2005. Il y a 10 ans déjà les premières expériences d’interface cerveau-machine permettaient d’anticiper ce que les progrès en imagerie cérébrale et en traitement statistique des signaux permettrait de faire. L’idée de communiquer ses pensées sans les vocaliser apparaissait comme l’objectif recherché.

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  • Votre cerveau vous trompe – S&V n°1044 – 2004 – Notre cerveau présente des failles : mémoire trompeuse, fausses perceptions, raisonnements biaisés… Comment l’univers de la publicité en exploitent certaines (+ 20 expériences qui vous feront douter de vous-même).

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  • Libre arbitre : notre cerveau décide avant nous – S&V n°1057 – 2005 – L’un des grands apprentissages issues des sciences cognitives est l’importance des mécanismes inconscients et hyper-rapides dans notre être au monde. Au point de questionner notre libre arbitre.

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S&V 1149 écrans jeunes

Sait-on combien il y a d’atomes dans l’Univers ?

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Seule une portion de l'Univers est observable par les télescopes. - Ph. Alexander Kaufhold / Flickr / CC BY 2.0

Seule une portion de l’Univers est observable par les télescopes. – Ph. Alexander Kaufhold / Flickr / CC BY 2.0

Oui : 10 puissance 80 ! “Ce chiffre ne vaut que pour la fraction visible de l’Univers, soit une sphère de 90 milliards d’années-lumière de diamètre centrée autour de nous, prévient Daniel Pfenniger, à l’Observatoire de Genève. En revanche, la taille de l’Univers dans son ensemble est inconnue et on ne sait même pas s’il a une limite.”

Pour compter les atomes, la méthode la plus directe consiste à compter les galaxies de l’Univers proche, à estimer le nombre moyen d’étoiles, ainsi que leur masse, puis à y ajouter la matière non lumineuse dont les astrophysiciens savent qu’elle compte pour 90 % de la matière galactique totale, avant d’extrapoler à tout l’Univers visible.

Quelle que soit la méthode employée pour compter les atomes de l’Univers, le résultat est le même

Il existe deux autres méthodes. L’une se fonde sur la densité de photons et sur les abondances relatives des éléments légers dans l’Univers, fixées dans les premières secondes après le big bang. L’autre s’appuie sur les fluctuations de la première lumière émise par l’Univers 380 000 ans après l’étincelle initiale. Or ces deux méthodes, extrapolées à l’ensemble de l’Univers visible, donnent le même verdict que la première : 10 puissance 80 !

“Tout cela est très rassurant, s’enthousiasme Alain Riazuelo, à l’Institut d’astrophysique de Paris. C’est un fabuleux test d’auto-cohérence de nos théories d’évolution de l’Univers.”

M.G.

D’après S&V n°1172

 

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  • Voici à quoi ressemble notre monde – S&V n°1165, 2014. La première carte de la matière composant l’Univers a été dressée. Nous habitons un immense “continent galactique” baptisé Laniakea.

S&V 1165 - Laniakea

  • Où sont les limites de l’Univers ? – S&V n°1009, 2001. Grâce aux télescopes, les astronomes peuvent observer des régions de plus en plus éloignées. Mais l’Univers observable a des limites…

S&V 1009 - limites univers