Grande Encyclopédie Larousse 1971-1976Éd. 1971-1976
O

ondes électromagnétiques

Ensemble d’un champ magnétique et d’un champ électrique se propageant à la vitesse (є : permittivité diélectrique du milieu ; μ : perméabilité magnétique du milieu).
Dans le vide, c = 300 000 km/s (v. Maxwell [équations de]).


En tout point, les vecteurs , et le vecteur vitesse forment un trièdre trirectangle direct, et les modules de et de sont liés par la relation

Z est dit impédance du milieu.

Si E est une fonction sinusoïdale du temps, il en est de même pour H, et les deux grandeurs sont en phase. Au cours de la période T, ces deux champs se sont propagés sur la longueur λ = cT, dite « longueur d’onde ». Il est clair qu’en deux points pris sur la direction de propagation et distants de λ l’un de l’autre les états de vibration sont les mêmes pour les champs comme pour les champs . Si F est la fréquence des champs, d’où λ F = c.

À la fréquence de 1 MHz dans le vide correspond la longueur d’onde λ = 300 m.


Classification

Les ondes électromagnétiques sinusoïdales sont classées en fonction de leur longueur d’onde dans le vide. On distingue :
— les ondes hertziennes pour λ de 30 km à 400 μm ;
— les ondes infrarouges pour λ de 400 μm à 0,8 μm ;
— les ondes lumineuses pour λ de 0,8 μm à 0,4 μm ;
— les ondes ultraviolettes pour λ de 0,4 μm à 100 Å ;
— les rayons X pour λ de 100 Å à 0,1 Å ;
— les rayons γ pour λ < 0,1 Å.

Les ondes hertziennes sont, de plus, réparties en six groupes :
— grandes ondes pour λ > 600 m ;
— petites ondes pour 600 m > λ > 200 m ;
— ondes intermédiaires pour 200 m > λ > 50 m ;
— ondes courtes pour 50 m > λ > 10 m ;
— ondes très courtes pour 10 m > λ > 1 m ;
— ondes ultra-courtes pour 1 m > λ.


Propriétés des ondes électromagnétiques

La réflexion normale de ces ondes sur des diélectriques ou des conducteurs a été analysée dans l’article Maxwell (équations de). Les autres propriétés (réflexion oblique, réfraction, diffraction, interférences, polarisation, modulation...) sont mises en évidence dans les articles traitant d’optique physique, de radiotransmission, de rayonnement X...


Énergie des ondes électromagnétiques

En un point où il existe le champ E, l’énergie électromagnétique est, par unité de volume,
W = єE2.
Comme on peut aussi écrire

Cette énergie accompagne les champs et , et par suite se déplace à la vitesse . On peut lui donner alors une représentation vectorielle en introduisant le vecteur de Poynting colinéaire à et de même sens. Il vient alors

Cette représentation ondulatoire de l’énergie n’est pas suffisante pour expliquer tous les phénomènes liés aux ondes électromagnétiques, en particulier l’effet photo-électrique. Il faut y associer une représentation quantifiée où l’énergie est fractionnée en « grains », les photons, chacun transportant la quantité d’énergie e = hF, F étant la fréquence de l’onde, et h la constante de Planck.

John Henry Poynting

Physicien anglais (Monton, près de Manchester, 1852 — Birmingham 1914). Il a établi l’expression des variations de l’énergie dans un diélectrique et développé une théorie des courants d’énergie pour les champs variables. Il est l’auteur d’expériences sur la pression de radiation et d’une mesure de la densité moyenne de la Terre.

C. T.

➙ Énergie / Maxwell (Équations de) / Photoélectricité / Radiations / Rayonnement.

 J. Mevel, les Ondes électromagnétiques (P. U. F., coll. « Que sais-je ? », 1964).

ondes océaniques

Variations périodiques affectant le milieu océanique et donnant lieu à la formation de crêtes caractérisées par leur hauteur, leur longueur d’onde et leur période (fig. 1).


Selon leur périodicité (fig. 2), on distingue les « ondes de surface », dont les plus importantes sont produites par le vent, et les « ondes longues » (de quelques minutes à quelques heures), qui sont des oscillations d’origine profonde (ébranlement sismique), atmosphérique ou astronomique.


Les ondes d’origine profonde


Les tsunamis

Ce sont des ondes longues et solitaires produites par des bouleversements du fond marin tels que les tremblements de terre ou les éruptions volcaniques. Mais tous ces ébranlements ne provoquent heureusement pas des tsunamis : sur 1 098 séismes survenus le long des côtes sud-américaines du Pacifique, 19 seulement s’accompagnèrent de tsunamis. En plein océan, ces ondes ont des caractéristiques modestes, avec des amplitudes de quelques décimètres (au maximum) et des longueurs démesurées allant de 150 à 350 km. Aussi y passent-elles le plus souvent inaperçues et est-on fort peu documenté sur leurs trajectoires. On sait qu’une telle onde se propage à partir du point d’ébranlement en rayonnant dans tout l’océan mondial comme un long frisson planétaire. La grande explosion du Krakatoa (îles de la Sonde, 1883) a engendré un tsunami qui a traversé tout le Pacifique, puis passé dans l’Atlantique, où il fut ressenti, d’ailleurs faiblement, sur les côtes d’Europe une trentaine d’heures après son départ. La propagation se fait donc à des vitesses considérables, proportionnelles à la hauteur d’eau : au-dessus des grands fonds (5 000 m et plus), la vitesse peut atteindre 1 000 km/h. Un tsunami formé sur la « ceinture de feu » du Pacifique met entre 6 et 15 heures pour atteindre l’archipel des Hawaii (fig. 3). Le tsunami provoqué par le tremblement de terre du Chili du 23 mai 1960 gagna les côtes du nord-est de l’Asie en moins de 24 heures (fig. 4). En abordant les plates-formes continentales, l’onde est brutalement freinée, et sa vitesse tombe à 200 km/h par des fonds de 200 m, puis à 50 km/h par des fonds de 10 m. À l’approche des côtes, l’onde est fortement amplifiée (de quelques mètres à plusieurs dizaines de mètres de hauteur) et décomposée en train de vagues (ou « lames de fond ») espacées de 10 à 100 minutes, qui viennent déferler sur la côte pendant plusieurs heures, voire plusieurs jours. La première manifestation spectaculaire est un retrait anormal des eaux (qui peut faire découvrir le fond de certaines baies), suivi d’une ou de plusieurs vagues culminantes susceptibles de provoquer de véritables catastrophes en rasant des ports, en déplaçant des embarcations à l’intérieur des terres. Comme pour une vague ordinaire, la hauteur de l’onde déferlante varie selon l’exposition et la morphologie des fonds les plus proches : les rivages placés derrière des vallées sous-marines ou abrités par des cordons littoraux ou des récifs coralliens sont peu touchés et même parfois totalement épargnés.