Le chaos dans un film liquide qui s'écoule express
Le mince filet d'eau sur la vitre de la douche se rassemble en méandres qui tremblent et se transforment sous nos yeux. Ce film liquide s'écoulant sur une surface verticale est un exemple classique de chaos dans la nature : tout semble couler vers le bas, mais la surface mène sa propre vie imprévisible.
Les physiciens ont pris les équations décrivant cet écoulement et les ont appliquées à de nombreuses configurations – différentes largeurs de flux et propriétés du liquide. Ils ont obtenu une carte : par endroits, des ondes régulières parcourent la surface, comme les plis d'un rideau ; ailleurs, les ondes « explosent » périodiquement en sursauts ; et dans certaines zones, c'est le désordre total. Dans la zone chaotique, l'écoulement évoque une bouillie bouillonnante : les motifs apparaissent et disparaissent sans aucun rythme.
Il s'avère que même dans la zone la plus turbulente, on peut discerner des motifs récurrents. Les scientifiques ont calculé ces « armatures » cachées : des motifs stationnaires, des ondes progressives et des cycles qui reviennent sur eux-mêmes. L'écoulement chaotique s'en approche de temps à autre, comme s'il se souvenait d'une danse familière, puis retombe dans l'improvisation.
C'est la première fois que des structures aussi précises ont pu être isolées dans le chaos d'un film tombant. L'utilité pratique réside dans la compréhension de la manière de contrôler l'écoulement dans l'industrie : du revêtement de surfaces au refroidissement.
Un film liquide qui s'écoule ne se rencontre pas seulement sous la douche : certains types de réacteurs chimiques fonctionnent ainsi, où le liquide s'écoule en couche mince le long d'une paroi pour mieux se mélanger et échanger de la chaleur.