Une chronique scientif’hic pour vous inviter en vacances aux Philippines et vous convier à l’exploration de leurs grands fonds marins, de leurs secrets, de leurs merveilles : focus sur les SONARS !
C'est il y a tout juste un siècle, entre 1915 et 1918, lorsque Paul Langevin, physicien français, s’interroge sur la transmission de signaux sonores et la détection acoustique active dans un milieu sous-marin et engage des études à leur sujet que les SONARS sont inventés.
Vous avez dit SONAR ?
Les sonars (acronyme de SOund Navigation And Ranging) permettent la détection d'obstacles dans l'eau. Ils peuvent être identifiés comme des radars qui utilisent en plus certaines propriétés de la propagation du son dans la mer.
Pour détecter les fonds marins ou un élément intru sous l'eau, le sonar va envoyer un signal électrique qui sera transformé en signal acoustique grâce aux transducteurs (dispositif assurant une conversion ou un transfert de signaux si au moins l'un d'entre eux est électrique).
Ceux-ci sont souvent composés de matériaux piézoélectriques qui résistent aux contraintes physiques et chimiques de l'eau. L'effet piézoélectrique direct est celui qui génère un champ ou un potentiel électrique sous l'action d'une contrainte mécanique. L'effet piézoélectrique inverse s'observe lorsqu'un matériau dit piézoélectrique entre en contact avec une tension électrique ce qui peut déformer celui-ci. Les pierres les plus courantes ayant ces propriétés citées sont le quartz, la topaze ou encore la tourmaline mais dans le cas des sonars, celles-ci sont fabriquées à l'aide de céramiques artificielles et placées dans des structures métalliques résistantes aux propriétés du monde aquatique.
Lorsque que le signal acoustique heurte un obstacle, celui-ci va revenir comme un écho. Il sera reçu par des hydrophones qui sont une des sortes de transducteurs possibles permettant de transformer des oscillations acoustiques en oscillations électriques dans un liquide. Ainsi, pour mesurer la distance à l'obstacle, le temps utilisé est celui entre l'émission et la réception de l'écho et la vitesse est celle de la propagation du son dans l'eau de mer qui est égale à environ 1500 m/s.
Un SONAR, des SONARS…
Il existe deux types de sonars.
Lorsque celui-ci applique la technique de l'écho dit aussi écholocation, nous parlons des sonars actifs. Ceux-ci vont émettre et réceptionner à eux seuls leur signal et détermineront la distance.
Les sonars passifs quant à eux détectent les signaux et les bruits émis par d’autres objets à une certaine distance. Ils sont souvent utilisés pour les sous-marins de guerre puisqu'ils permettent le camouflage du système de localisation.
Comme nous l'avons expliqué précédemment, les sonars utilisent les signaux acoustiques qui sont caractérisés par leur fréquence en Hertz. Plus l'objet sera loin, plus la fréquence et la précision baisseront, et le poids et la taille du sonar augmenteront. La distance maximale ne dépasse pas les 10km environ car celle-ci peut être modifiée par les conditions sous-marines (les reliefs, les animaux mais aussi la température et la pression).
Une invention historique
L’invention du sonar a eu lieu en pleine Première Guerre mondiale et de nombreuses améliorations ont été apportées à l’appareil dans la période de l'entre-deux guerres. Les sonars ont ainsi pu gagner en précision et leur utilisation est devenue cruciale pendant la Seconde Guerre mondiale. Les sonars ont été installés dans les sous-marins et ont radicalement modifié le déroulement des batailles maritimes en surface comme en profondeur, la détection des bateaux ennemis restant leur principale utilisation. Pendant la Guerre froide, les sous-marins sont utilisés également comme dissuasion nucléaire.
D'un point de vue géologique, les sonars ont pu permettre l’exploration plus précise des fonds marins. Les spécialistes ont pu les cartographier et leurs cartes ont participé au développement de l'étude des plaques lithosphériques par exemple. Les sonars sont aujourd’hui à l’origine de nombreuses découvertes scientifiques.
Le sonar est évidemment également un outil qui a révolutionné l’archéologie sous-marine et la connaissance de civilisation ancienne ou d’incidents plus récents de notre histoire, en lien avec la recherche et l’exploration d'épaves notamment.
On peut enfin citer leur emploi commercial, avec le développement de la pêche qui a exploité ce principe pour s'amplifier au cours du 20ème siècle.
Margaux GIRARD – 1ère S - LFM
