La physique de l’eau dansante des bols tibétains

Les bols chantants tibétains sont bien connus de tous ceux qui s’intéressent à la culture tibétaine et au bouddhisme. Remplis d’eau, ils permettent de produire un curieux phénomène hydroacoustique, déjà décrit par Michael Faraday. Le comportement de l’eau dans ces bols vient d’être étudié à l’aide d’une caméra ultrarapide.


La physique des ondes, fascinante, est riche d’une grande variété de phénomènes. On peut même dire qu’elle est au cœur de presque toute la physique, et cela au moins pour deux raisons. La première est que le concept de champ, qu’il soit classique ou quantique, domine quasiment toute la physique. La seconde est que la dynamique de ces champs dans l’espace et le temps se fait justement à l’aide de propagations d’ondes.


C’est sans doute celles à la surface ou à l’intérieur des liquides qui permet d’illustrer toute la complexité des phénomènes ondulatoires, de sorte qu’il est possible de comprendre bien des branches de la physique en s’aidant de modèles issus de l’hydrodynamique. On sait par exemple que John Wheeler a fait grand usage des analogies entre le comportement dynamique de l’espace-temps et celui de l’eau.


Le concept de champ est largement issu initialement des travaux de Michael Faraday en électricité et surtout en magnétisme. Or, il se trouve qu’en 1831, le grand physicien s’était penché sur le comportement d’un liquide dans un récipient dont les parois étaient soumises à des excitations vibratoires. Au-delà d’une certaine fréquence, la surface plane du liquide cesse de l’être et exhibe diverses structures pouvant être périodiques. Il s’agit d’un phénomène non linéaire, comme dans le cas des fameuses vagues scélérates. On parle alors d’ondes de Faraday à la surface de ce liquide et plus généralement d’instabilité de Faraday.


Dans le cas des fameux bols chantant tibétains, on peut même voir l’apparition de ce qui semble être un état d’ébullition de l’eau.