L’un de mes films préférés est Pirates des Caraïbes. Toute la saga en fait.

L’histoire se déroule du XVIIe siècle, dans les caraïbes, où le héros Jack Sparrow, un pirate, est mis en scène dans ses aventures fantastiques avec son navire, le Black Pearl : il fait face à une malédiction, au Hollandais Volant (et son capitaine infernal), il revient d’entre les morts et il parcourt les mers à la recherche de la fontaine de jouvence avec Barbe Noire.

Dans le troisième film, Pirates des Caraïbes : Jusqu’au bout du Monde, les pirates du monde entier s’unissent pour combattre la Compagnie des Indes Orientales, qui veut avoir les océans pour elle toute seule. La Compagnie des Indes arrive à mettre Davy Jones, le capitaine du Hollandais Volant, sous ses ordres et à la tête de son armada.

Lors de la bataille finale, le Black Pearl se lance contre le Hollandais Volant dans un combat qui se déroule dans un tourbillon géant en plein océan.

Même s’ils ne sont pas aussi grands que dans le film, ces tourbillons existent : on les appelle des maelström !

Les maelströms

Les maelströms sont des tourbillons dans l’eau. On peut produire des tourbillons dans une baignoire ou un évier, mais le terme maelström désigne ceux qui ont lieux en mer ou dans les rivières ou les lacs.
Dans la réalité, comme l’avaient démontré les MythBusters, il n’existe pas de maelströms suffisamment gros pour engloutir un navire, mais certains tourbillons font tout de même quelques mètres de diamètre et pourraient engloutir un humain qui tomberait dedans ou déstabiliser une petite embarcation comme un canoë.

Contrairement à ce qu’on voit dans Pirates des Caraïbes, ils ne surgissent pas non plus de nulle part : pour qu’un tourbillon se forme, il faut des courants dans l’eau (exactement comme il faut des courants dans l’air pour que naisse une tornade ou un cyclone).

En général, ils ont lieu dans les embouchures de grands fleuves ou d’un lac possédant une ouverture sur l’océan : la marée apporte une vague d’eau salée qui s’engouffre dans l’embouchure à des vitesses atteignant 40 km/h.
Les mouvements de l’eau salée, plus dense, avec l’eau douce créent alors des courants verticaux et horizontaux dans l’eau : ce sont tous ces courants qui vont produire des maelströms.

Contrairement aux cyclones, qui ont un sens de rotation défini selon l’hémisphère (par la force de Coriolis), les maelströms, tout comme les tourbillons dans les baignoires, ne sont pas assez volumineux pour que la force de Coriolis due à la rotation terrestre leur impose un sens de rotation.

Étant donné qu’il faut une configuration particulière de la côte, du détroit ou de l’embouchure de la rivière, et de la vitesse des courants de marée, les maelströms n’existent qu’à certains endroits dans le monde.

On peut citer par exemple Moskstraumen qui est le plus gros maelström au monde ou Saltstraumen, tous les deux sur les côtes de la Norvège, Corryvreckan en Écosse, dont il est rapporté que les grondements des tourbillons sont audibles à 16 kilomètres.
Il est également possible d’en trouver dans certains détroits reliant des lacs aux océans au Canada, au Japon et en Nouvelle Zélande.

(↑ les Tourbillons de Naruto au Japon, source)

Il existe plein de vidéos et pages web sur les maelströms :

• The World's Most Powerful Maelstrom / Saltstraumen / Norway
• Saltstraumen whirlpools (maelstroms)
• 10 Magnificent Maelstroms - WebEcoist

D’autres points scientifiques à noter dans le film

Le rayon vert

Dans le film, le rayon vert permet à nos héros, prisonniers de l’antre de Davy Jones, de revenir dans le monde des vivants.

Un vrai rayon vert, à défaut de pouvoir ressusciter les défunts, apparaît au lever ou au coucher du Soleil : la lumière du Soleil est réfractée quand elle passe au travers de l’atmosphère : c'est un effet de mirage.
De plus, les rayons de longueur d’ondes plus courtes (violet, bleu, vert) sont plus déviés que les rayons de longueur d’ondes plus longues (jaune, orange, rouge).

Or, le violet n’est que peu présent dans la lumière solaire et le bleu est totalement diffusé par le phénomène de la diffusion de Rayleigh (raison pour laquelle le ciel est bleu). Le violet et le bleu étant retirés, la plus grande longueur d’onde restante est le vert.

Le vert est donc la couleur qui est la plus soumise à l’effet du mirage. Le rayon vert est ainsi un effet combiné du mirage et de diffraction :

(↑ Schéma du rayon vert au lever du Soleil : pour le rayon du Soleil parti trop haut pour être visible entièrement, seule la composante verte est réfractée au point d’atteindre l’observateur. Les composantes jaunes et rouges parviendront à l’observateur une fois que le Soleil sera monté un peu au dessus de l’horizon.)

Dans la réalité le rayon vert n’existe que dans des cas rares : le ciel doit être dégagé sur une longue distance, l’atmosphère doit être stable, l’air doit être pur et il n’est visible que durant une fraction de seconde. De plus, ils ne constitue pas tellement un flash lumineux comme dans le film : il s’agit juste du tout dernier rayon de Soleil avant son coucher derrière l’horizon (ou du tout premier rayon visible lors de l’aurore).

Le sillage de Kelvin

Le sillage de Kelvin n’est pas propre à ce film. Il est visible dans tous les films présentant des bateaux ou même des canards qui nagent à la surface de l’eau, en fait.

Il s’agit du sillon en forme de « V » laissé par un navire derrière lui :

Ce sillage peut sembler anodin, mais il est assez particulier : peu importe l’objet qui se déplace sur l’eau : navire, barque, nageur ou même un canard, et peu importe la vitesse de déplacement de l’objet, l’angle du « V » formé par le sillage est toujours le même ! Il mesure environ 39°.

Il ne dépend en fait que de la nature du liquide (l’eau la plupart du temps) et du champ de pesanteur (des vagues sont un type d’onde de gravité) car ce qui importe ici c’est la vitesse de propagation des vaguelettes à la surface de l’eau.

Ce qui se passe c’est que les ondes sont émises à des intervalles réguliers dépendant de la gravité et du fluide. Quand deux fronts d’onde (deux crêtes) successifs se croisent, ils le font en deux points précisément situés sur deux droites formant un angle de 39° d’ouverture :

(↑ Les cercles sont les fronts de déplacement des ondes. Elles se croisent et interfèrent le long de deux droites, source : je-comprends-enfin.fr, selon leur licence.)

Le sillage de Kelvin est donc en fait un motif d'interférence des vagues produites par l'avancée du bâteau ou du canard. La solution mathématique à ces figures d'interférences a été trouvée pour la première fois par Kelvin, au XIXe siècle, et les seules variables pour ces ondes sont la vitesse de propagation des ondes sur l'eau et la fréquence d'oscillation de l'onde.

Ces variables ne dépendent ni de l'objet qui se déplace sur l'eau, ni de la vitesse de déplacement.
L'angle est donc toujours identique et égal à 39°.