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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.

XV^e siècle

Léonard de Vinci s'intéresse au phénomène des marées.

XVII^e siècle

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

XVIII^e 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.

XIX^e 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.

XX^e siècle

Le Prince Albert I^er 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 XX^e 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).

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 :

• pollution chimique, par les rejets humains dans les fleuves, les pesticides et les eaux d'égoûts non traitées
• pollution physique, par les déchets tels que le plastique, le verre, le métal, à durée de dégradation très longue
• pollution biologique, lorsque des espèces invasives se développent et détruisent l'écosystème présent
• pollution radioactive, lorsque les déchets nucléaires sont immergés ou stockés dans des zones où ils contaminent l'eau
• pollution visuelle, par un excès de construction sur le littoral (exemple : côte d'Azur)

On estime en 2021 que 8 à 12 millions de tonnes de plastique sont rejetées chaque année dans les océans (15 à 23 tonnes par minute). Cela représenterait un total de 110 millions de tonnes dont 500 000 flottent à la surface. On parle ainsi d'un « continent de plastique » six fois plus vaste que la France qui se situerait dans le Pacifique. Il s'agit en grande partie de mégots, filets de pêche (10 % de la pollution, plus de 600 000 tonnes an) et emballages, pailles et couverts en plastique, mais également de micro-particules venant des cosmétiques, des vêtements et de la dégradation de déchets plus gros.

Parmi les idées qui pourraient aider à dépolluer les océans, on peut citer le Manta, un bateau inventé par Sea Cleaners et le navigateur français Yvan Bourgnon, qui pourrait récolter 5000 à 10 000 tonnes de plastique par an et le transformer par pyrolyse en énergie électrique destinée à faire avancer le bateau. On peut aussi mentionner The Ocean Cleanup, une barrière de flotteurs de 600 m de long qui pourrait ramasser 15 000 tonnes de plastique par an. Boyan Slat, dirigeant de The Ocean Cleanup imagine également une péniche, nommée The Interceptor, qui pourrait retirer 15 000 tonnes de plastique par an dans les rivières et fleuves.

Diverses associations organisent également des nettoyages locaux, comme par exemple Windw of the Ocean, à bord du Kraken.

La surexploitation

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

• la surpêche a lieu lorsque les stocks, de poissons notamment, ne peuvent plus se reconstituer ; pêcher chaque année la même quantité de poissons en utilisant des méthodes de plus en plus sophistiquées est un signe flagrant de cet excès

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 :

Ville	Nom	Particularités	Photo
Biarritz	Musée de la mer
Brest	Océanopolis
Boulogne-sur-Mer	Nausicaá
Shanghai	Shanghai Ocean Aquarium	Tunnel à requins

Les espèces marines

Outre les poissons, la mer abrite un nombre considérable d'espèces de tous ordres, qui se répartissent en grands ensembles comme celui des crustacés (crabes, langoustes...), des cnidaires (anémones, coraux, méduses...) et des mollusques tels que les bivalves (moules, coques...), gastéropodes (coquillages..) et caphalopodes (seiches, calamars, pieuvres...), les échinodermes (étoiles de mer, oursins, concombres de mer...) et bien sûr de nombreuses d'espèces d'oiseaux, de reptiles (tortues...) et de mammifères : pinnipèdes (phoques, morses...) dont 84 espèces de cétacés (baleines, dauphins, cachalots, orques...).

Activités sportives

Parmi les nombreux sports qui se pratiquent en mer, un des plus remarquables est la course au large. Les navigateurs, en solitaire ou en équipage, participent à des courses qui ont lieu à intervalle régulier : Vendée Globe (départ et arrivée aux Sables-d'Olonne et tour de l'Antarctique, en solitaire), route du Rhum (Saint-Malo à Pointe-à-Pitre, en solitaire), solitaire du Figaro (parcours variable), transat anglaise (Europe à Amérique du Nord), transat Jacques-Vabre (Le Havre à Salvador de Bahia, en double), trophée Jules-Verne (départ et arrivée à Ouessant et tour de l'Antarctique, en équipage), etc.

Biographies

Cette page en français a été créée par Peter à partir de sources multiples et de connaissances ou expériences personnelles, 21 juin 2005 et modifiée pour la dernière fois 12 septembre 2021. Son avancement est noté 1/3.

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