Pr

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Concepto de SOLITON una ola indestructible e
historica en fisica
J.Scott Russel
Vague dans un canal
Ondes internes dans locéan
Tourbillons sur Jupiter
Alexandre Stegner, Laboratoire de Météorologie
Dynamique, CNRS France. (stegner_at_lmd.ens.fr)
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Concepto de SOLITON una ola indestructible e
historica en fisica
SOLITON qu est-ce que c est ?
cela fait penser à PROTON, NEUTRON...
une nouvelle particule ?
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Concepto de SOLITON una ola indestructible e
historica en fisica
L histoire commence en août 1834 (Union canal à
Hermiston, Edinburgh)
Observa une  grande vague de translation  qui
se détacha de la proue d une péniche et se
propagea sur plus 3 ou 4 km sans changer de forme.
John Scott Russel, ingénieur écossais
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Concepto de SOLITON una ola indestructible e
historica en fisica
Union canal 1995 ...
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Concepto de SOLITON una ola indestructible e
historica en fisica
Soliton c est donc une vague . qui se
comporte comme une particule solitaire (?)
- Dynamique d une vague à la surface de l eau ?
TRANSLATION
- Une particule ne change pas lors de son
mouvement.
Qu en est-il d une vague ?
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Concepto de SOLITON una ola indestructible e
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La dynamique des ondes dans un canal dépend de
deux paramètres
h
L
H
couche mince
amplitude relative
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Concepto de SOLITON una ola indestructible e
historica en fisica
Evolution d une vague isolée de faible amplitude
exemple l 0.002
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Concepto de SOLITON una ola indestructible e
historica en fisica
Evolution d une vague isolée de moyenne amplitude
exemple l 0.02
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Concepto de SOLITON una ola indestructible e
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Propriétés de l équation de Korteweg-de-Vries
(KdV) qui gouverne la dynamique des ondes
faiblement non-linéaires
collision entre deux solitons !
pas de soliton  négatif  !
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Concepto de SOLITON una ola indestructible e
historica en fisica
Evolution d une vague isolée de forte amplitude
exemple l 0.2-0.5
DEFERLEMENT
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Concepto de SOLITON una ola indestructible e
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Ces notions se généralisent à plusieurs domaines
de la physique.
Pour obtenir des Solitons il faut
1- Un système qui contient des ondes dispersives
2- Une amplitude suffisante (dynamique faiblement
non-linéaire)
Dans certains cas seulement, les effets
non-linéaires vont contrebalancer la dispersion
et des SOLITONS (ondes solitaires cohérentes)
vont apparaître.
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Concepto de SOLITON una ola indestructible e
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les ondes internes océaniques
Exemple ...
fluide léger et chaud
fluide lourd et froid
Une modélisation simple à deux fluide...
L océan n est pas un fluide homogène !
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Concepto de SOLITON una ola indestructible e
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Les vagues internes se détectent aux oscillations
de température
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Concepto de SOLITON una ola indestructible e
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et aux observations satellite en lumière
rasante (http//daac.gsfc.nasa.gov/CAMPAIGN_DOCS/
OCDST/shuttle_oceanography_web/oss_70.html)
nuages
train d ondes internes
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Concepto de SOLITON una ola indestructible e
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Solitons intenses en mer d Andaman
Radar (SAR) images of the ERS-1/2 satellites
(http//earth.esa.int/symposia/papers/alpers3)
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Concepto de SOLITON una ola indestructible e
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Soliton dans le détroit de Gibraltar
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Concepto de SOLITON una ola indestructible e
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Télécomunication par fibre optique
Technologie ...
Codage binaire et dispersion
signal optique initial
1 0 1
Erreur de codage
signal dispersé
1 1 1
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Concepto de SOLITON una ola indestructible e
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Liaisons transocéaniques régénérateurs
nécessaires !
Amplifier et reconstruire le signal
6500 km
Allo ?
Hola?
récepteur
régénérateurs
émetteur
fibre optique
120 km
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Concepto de SOLITON una ola indestructible e
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Signal de faible amplitude
1800 km plus tard ...
Signal de forte amplitude
6400 km plus tard ...
Coherence effet soliton !
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Concepto de SOLITON una ola indestructible e
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Tourbillons solitaires dans les planètes géantes
?
Jupiter
Neptune
Tourbillons de grande échelle 10 000 km
toujours anticycloniques
durée de vie 10-300 ans !
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Concepto de SOLITON una ola indestructible e
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Ou sont les ondes ?
Ondes de Rossby Ondes planetaires
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Il existe dans ce système d ondes, des
solutions localisées qui suivent l équation
dynamique
TOURBILLONS ANTICYCLONIQUES
DE GRANDE ECHELLE (gt2000 km atmosphère, gt 50km
océan)
LONGUE DUREE DE VIE (gtplusieurs mois)
Solitons de Rossby ?!