L’exploration des océans- un défi pour les scientifiques?

Dans quelle mesure les scientifiques du XXlème siècle réussisent-ils a perfectionner les tehniques de recherche du

monde sous-marin?

Sous-thèmeLes bathyscaphes-moyens d’exploration de l’abysse

océanique

Problématique: Comment a progressé la technique dans la réalisation du moyen idéal pour l’exploration de l’abysse?

LE PLAN1.A) L’abysse-informations géophysiques B)Bathyscaphe-informations générales ; équipement nécessaire C)Créateur ,histoire et utilisations des bathyscaphes 2.A)Principes physiques de fonctionnement B)Comparaison avec autre sous-marins :point de vue technologique3. CONCLUSION:Le bathyscaphe de l’avenir4. Faits divers Une expérience qui met en évidence le principe de fonctionnement du bathyscaphe à l’aide d’une maquette

Disciplines impliquées: Physique,Biologie, Chimie

Produit final :

Océanographie: l'ensemble des études sur les mouvements, la clime et les propriétés physiques et chimiques des océans..

Les domaines de la recherche océanographique:géographie ;physiques de l'eau de mer;dynamique des fluides (relation mouvement des océans-actions mécaniques).

L’abyssecaractéristiques géophysiques

Propriètès physiques(variables):

masse volumique de l'eau de mer [ρ =f(S,T,p)] S- salinité T- température p- pression variation adiabatique de la température avec la pressionLa densité varie par rapport au pression et profondeurLuminosité (determinée par l'énergie lumineuse)

Propriètès chimiques(~constantes): La salinité(important pour la circulation océanique) Contenu :o des gaz dissous (azote,

oxygène ,gaz carbonique),o des nutriments (NO3-,

NO2-, NH4+) o des éléments traces

(métaux, vitamines et contaminants).

Profondeur(metres) Domaine %de l'océan mondial0-2000 Plateau continental 7,6200p-3000 Talus 15,33000-7000 Fonds abyssaux 77> 7000 Fosses océaniques 0,1

L'océan - milieu complexe du point de vue géologique et biologique.Les scientifiques ont divisé l'océan par zones:

Profondeur(metres) Zones %de l'océan mondial

0-2000 Plateau continental 7,6

200p-3000 Talus 15,3

3000-7000 Fonds abyssaux 77

> 7000 Fosses océaniques 0,1

Voilà des caracthéristiques moyennes de l'océan:

Profondeur moyenne 3800 mètres

Température moyenne 3.8 °C

Salinité moyenne 34,72 g/kilo d'eau de mer,28 g NaCl

BathyscaphesInformations générales 

Engin sous-marin d’ exploration abyssalIl est consideré le ballon à l’air chaud du monde sous-marineUtilisé principalement pour le déplacement sur l’axe verticalIl peut atteindre la profondeur de ~11.000 mètres (dans la Fosse des Mariannes)

BathyscaphesEquipement nécessaire

Le flotteur (construit en acier et aluminium)La cabine de l’équipage(forme sphèrique)Réservoirs de ballaste(situé dans le flottuer) Des petites hélices actionnées par des moteurs de faible puissance

Créateur de bathyscaphes :

Auguste Piccard(1884-1962)

• physician,aeronaute et océanaute suisse

•le createur de premier bathyscaphe du monde baptise F.N.R.S.2. .

•le 3 novembre 1948 , une experience avec Théodore Monod près de l'île de Boa Vista au Cap-Vert ou les flotteurs furent endommagés

•les prochains bathyscaphes seront une autre conception differente l'aide de la marine française et rebaptisé F.N.R.S. 3 qui effectua des plongées à plus de 4 000 mètres.

Bathyscaphe Années de service Constructeur Utilisateur Profondeur accessible Déplacement

FNRS 2 1948 FNRS (Belgique) Auguste Piccard (Suisse) 4 000 m 40 tonnes

FNRS 3 1954-1961 FNRS (Belgique)Marine nationale (France)

Marine nationaleet CNRS (France) 4 000 m 90 tonnes

Trieste 1954-1964 Auguste Piccard (Italie, Suisse)Auguste et Jacques Piccard (Suisse)US Navy

sphère Terni : 4 000 msphère Krupp : 11 000 m

125 tonnes150 tonnes

Archimède 1961-1974 Marine nationale (France) Marine nationaleet CNRS puis CNEXO (1969-74) 11 000 m 200 tonnes

Trieste II 1964-1966 US Navy US Navy première version : 4 000 m 200 tonnes

1966-1983 US Navy US Navy dernière version : 6 000 m 300 tonnes

Histoire de bathyscaphes

Utilisationsdes bathyscaphes

Géographiques :la recherche du relief sous-marin et abyssal

Biologiques: exploration de la faune et de la flore Economiques :l’éxploitation des ressources

minérales sous-océaniques; assistence pour l’installation des câbles,des tubes,des constructions

Sociaux :la recherce et le soutien de la récupération de divers navires,sous-marins coulés,des armes dangereuses

• Principe d'Archimède• Principe de Pascal.

"Tout corps plongé dans un liquide subit une poussée vers le haut équivalente au poids du liquide qu'il déplace".FA = Gl = ml * g = ∫l *Vl deplacé * g

Principes physiques

de fonctionnement

•moteurs qui servent à la propulsion, •de moyens de navigation et de transmission, •projecteurs •de divers appareils, disposés à l'extérieur ou à l'intérieur de la sphère et qui constituent son équipement scientifique. Il emporte une

réserve d'énergie qui fournisse d'oxygène indispensable pour les passagers.

Il est doté de:

Equipement scientifique du bathyscaphe

La sphère(diamètre = 2 metres, 20 cm =épaisseur)

 acier épais capable de résister à la pression;

deux hémisphères, une porte (en acier) plusieurs hublots (en plexiglas)

en forme de troncs de cône à base sphérique

Le flotteur: contient de l'essence (mélange d’hydrocarbures : alcènes,hydrocarbures aromatiques,alcanes,cycloalcanes)

Le lest: la grenaille de fonte,sous forme de petites billes dans des sortes de puits verticaux ou silos.

1) Le bathyscaphe descend,la pression augmente

2) L’essence se contracte, une certaine quantité d'eau de mer pénètre dans le flotteur

3) L'essence ne change pas de poids, cette admission de l'eau de mer entraîne un alourdissement du bathyscaphe. Cet alourdissement doit

être compensé par:• un allégement équivalent(si le

pilote veut maintenir son engin en équilibre dans l'eau)

• il largu, à mesure de sa descente du lest. GB >FA ―> bathyscaphe descente

GB<FA ―>bathyscaphe est en ascensionGB=FA ―>bathyscaphe est en équilibre

P(h) = ∫ * g * h LA FORMULE DE LA PRESSION HYDROSTATIQUE

4)Le bathyscaphe descend par gravitation et remonte en lâchant du lest.5)A l'approche du fond, il ralentit sa descente en largant du lest.6)Arrivé a l’abysse il effectue sa mission d’exploration.

v de la remontée ~ largement du lest.

7)Arrivé en surface, le bathyscaphe vide les sas. Le pilote et le(s) passager(s) peuvent quitter la sphère.LA LOI DE PASCAL

P1 = P2

Comparaison entrebathyscaphe et sous-marin

Il dispose d’une cabine sphèrique pour l’observation et manipulation attachée à la partie inférieure du bathyscaphe

Utiliser pour les découvertes scientifiques

Peut se déplacer seulement sur l’axe verticale

La cabine de manipulation est intégré dans une partie de l’interieur du sous-marin

Utiliser comme instrument de guerre et transport

Peut se déplacer sur tout le plan (et à la surface)

Aspects communs

La cabine à  la forme allongée Ils fonctionnent sur les mêmes

principes: d’Archimede et de Pascal Tous les deux utilisent l’eau de la

mer pour produire la plongée

Le bathyscaphe dans l’avenir La Russie a testé le bathyscaphe Consul avec succès. Le test a été effectue dans l’Atlantique Nord, où l’engin ayant a son bord trois membres de l’équipage, plongeait à la profondeur de 6.270 mètres. L’engin construit est capable de transporter une charge de pas moins de 200 kg et d’effectuer des missions de sauvetage sous-marin ainsi que diverses taches techniques sous-marines. Pesant 26 tonnes et 8.4 mètres de long le Consul peut transporter deux à trois membres de l’équipage et rester sous l’eau jusqu’ à 12 heures. Un ingénieur de France a présenté sur la Cote d’Azur le concept de sous marin à la pédale lancée avec succès dans l’eau.Appelle Scubster , à l aide de deux hélices latérales reliées a un système de pédale trouve dans la cabine que le mini sous marin peut atteindre une vitesse de 8 km par heure.Le bathyscaphe a réussi de rester une heure dans les eaux de Méditerranée. Il est contrôlée manuel et à l’aide des pédales donc les passagers doivent avoir un cylindre de l’air pour respirer.

Faits diversIl y a des œuvres littéraires et des chansons sur le sujet de bathyscaphes. Par exemple la chanson avec le nom <<The Trench>> écrite par le composeur Ste van Holm, qui est un hommage pour les plongées dans la Fosse de Mariannes, l’instrumental <<Voyage of the Trieste>> par le groupe The Chocolate Watchband, et le livre de Nicole Vulpe,<<The Extraordinary Event of Pia H.>> Les réalisateurs de l’émission télévisé Star Trek: The Next Generation ont utilisé le nom de Jaques Piccard pour le personnage Jean-Luc Picard, le capitaine du vaisseau spatiale. Depuis plusieurs épisodes, ils ont appelé le vaisseau spatial <<Le USS Trieste>> après le bathyscaphe, car il était très petit et lent.

Le Aquadive a construit dans les années 60 des montres spéciales pour des conditions extrêmes, qui avaient le but d’aider les plongeurs dans leurs missions de recherche scientifique, qui étaient exécutés dans l’abysse, à grand profondeur.

Le président russe, Vladimir Poutin, a effectué le 15 juillet 2013 une plongée dans la Mer Baltique à bord d'un bathyscaphe pour inspecter l'épave d'un navire coulé en 1869.

Nous vous remercions pour votre attention!

Ceausescu AlexandraCiobotaru Vlad AlexandruCristea Claudia Theodora Mitran Ana Ruxandra

Équipe d'élèves

Équipe pédagogiquePatrichi Ileana Ana(Prof. de Physique)Manolache Florentina(Prof. de Biologie)Popescu Cecilia(Prof. de Français)Visan Mariana(Prof. de Français)

Bibliographiehttp://wwz.ifremer.fr/grands_fonds/Les- moyens/Les-engins/Les-bathyscapheshttp://fr.wikipedia.org/wiki/Bathyscaphehttp://www.monatlas.fr/bathyscaphe/3_bath ys_trieste.htmhttp://www.netmarine.net/g/bat/Archimede/f

onctionnement.htmhttp://www.nausicaa.fr/les-abysses.htmlleclave.univ-tln.fr/oceano/plan.htm”The Bathyscaph TRIESTE, Technological and Operational Aspects, 1958-1961” LT Don Walsh, USN