L'océan ressemble à un gâteau en couches : en haut, de l'eau chaude et légère ; en bas, de l'eau froide et dense. Entre les couches, à l'interface, se promènent des vagues invisibles depuis la surface. Elles ne soulèvent pas de crêtes comme une tempête, mais balancent lentement toute la colonne d'eau – comme si quelqu'un secouait un immense aquarium de l'intérieur. Ces vagues internes transportent énergie et chaleur, mélangent les nutriments et influencent le climat de toute la planète.
Les scientifiques ont remarqué depuis longtemps que si l'on mesure la force des vagues internes à différentes profondeurs et fréquences, on obtient toujours le même schéma – dans n'importe quel océan, à n'importe quelle saison. Ce motif universel a été nommé le spectre de Garrett–Munk. Mais d'où vient-il ? Cela est resté longtemps une énigme. Dans ce nouveau travail, les chercheurs ont dérivé ce spectre directement à partir des équations du mouvement de l'eau – celles-là mêmes qui décrivent comment le fluide s'écoule et tourne avec la Terre.
L'étape clé a été de prendre en compte la rotation de la Terre. Auparavant, on la négligeait pour simplifier les calculs, mais c'est précisément elle qui rend les vagues stables et empêche l'énergie de s'accumuler en un seul endroit. Il s'est avéré que la répartition de l'énergie sur les profondeurs et les fréquences peut être obtenue sans ajuster les formules aux données, mais simplement en suivant les lois de la physique. De plus, l'énergie s'écoule des grandes vagues vers les petites, comme l'eau qui se répand dans des capillaires.
Ce résultat est comme une carte qui permet de prédire où va la chaleur dans l'océan. Et donc de mieux comprendre comment l'océan respire et comment il réagira aux changements climatiques.
Les vagues internes peuvent atteindre 100 mètres de hauteur ou plus, mais à la surface de la mer, elles sont presque invisibles – seulement une légère ride ou des bandes d'écume.