Une force née de la rotation de la Terre
La Terre fait un tour sur elle-même en 23 h 56 min (un jour sidéral), à une vitesse angulaire Ω = 7,2921 × 10⁻⁵ radian par seconde. Vu depuis le sol, qui tourne avec la planète, un objet en mouvement libre semble dévier. Les physiciens en rendent compte par une force apparente, décrite en 1835 par l’ingénieur français Gaspard-Gustave Coriolis. Elle dévie les objets en mouvement vers la droite dans l’hémisphère Nord et vers la gauche dans l’hémisphère Sud.
Les formules
Pour un mouvement horizontal à la latitude φ :
- Accélération de Coriolis : a = 2 × Ω × v × sin φ
- Durée du trajet : t = distance ÷ vitesse
- Déviation latérale : d = ½ × a × t²
- Rayon du cercle d’inertie : r = v ÷ (2 Ω sin φ), le cercle que suivrait un objet sans autre force
- Pendule de Foucault : un tour complet de son plan d’oscillation dure 23,93 h ÷ sin φ
Exemple : un tir de précision à Paris
Une balle à 800 m/s parcourt 1 000 m à la latitude de Paris, 48,85° nord :
- Accélération de Coriolis : 2 × 7,2921 × 10⁻⁵ × 800 × sin 48,85° = 0,0879 m/s²
- Durée du trajet sans frottement : 1,25 s
- Déviation : ½ × 0,0879 × 1,25² = environ 6,9 cm vers la droite
Une vraie balle ralentit à cause de la résistance de l’air : son vol dure plus longtemps et la déviation réelle est nettement plus grande. Les tireurs à longue distance et les artilleurs la corrigent.
Là où elle compte
- Météo : les vents qui convergent vers une dépression sont déviés, d’où la rotation des dépressions et des cyclones dans le sens inverse des aiguilles d’une montre dans l’hémisphère Nord, et dans l’autre sens au Sud.
- Océans : la force de Coriolis façonne les grands tourbillons océaniques et les remontées d’eau froide le long des côtes.
- Pendule de Foucault : à Paris, son plan d’oscillation fait un tour en 31 h 47 min environ. Léon Foucault l’a montré au public en 1851 sous la coupole du Panthéon, avec un pendule de 67 m, toujours visible aujourd’hui.
Là où elle ne compte pas
Dans un lavabo ou des toilettes, l’effet est des millions de fois plus faible que celui de la forme de la cuvette et de la façon dont l’eau arrive. Sur un terrain de football, il dévie le ballon de moins d’un millimètre. Pour un mouvement horizontal à l’équateur, il est nul, puisque sin φ = 0.