Turbulence : une règle de 80 ans renversée, et les modèles d’avions et de climat regardent l’eau autrement

Publié le 4 juin 2026 · Mis à jour le 5 juin 2026 à 5h44

Dans un bac d’eau peu profonde, des particules suivent les remous comme de la poussière dans un rayon de soleil. Des tiges coupent le courant, un champ magnétique pousse le liquide, et une règle que les physiciens récitent depuis quatre-vingts ans se met à fonctionner à l’envers. Le décor est modeste ; la portée l’est beaucoup moins : elle touche les océans, les avions, la microfluidique et les modèles de climat.

Depuis 1941 et les travaux d’Andreï Kolmogorov, on enseigne que l’énergie d’un écoulement turbulent circule des grands tourbillons vers les petits, jusqu’à se dissiper en chaleur. En deux dimensions, dans une fine couche de fluide, ce courant s’inverse, du petit vers le grand. Ce que l’équipe de l’université de Pittsburgh démontre, c’est qu’on peut choisir le sens de ce flux d’énergie, le rendre direct ou inverse, rien qu’en jouant sur la géométrie de l’écoulement.

Pour mesurer l’enjeu, il faut se rappeler ce qu’est la turbulence : ce désordre tourbillonnant qu’on devine dans la fumée d’une bougie, le sillage d’un avion ou les remous d’une rivière. Les physiciens la décrivent comme une cascade, l’énergie passe des grands tourbillons aux plus petits, encore et encore, jusqu’à se dissiper en chaleur. C’est l’un des plus vieux problèmes non résolus de la physique classique, celui dont on dit qu’il a tenu tête à tous les génies.

Le travail, mené par Lei Fang avec Xinyu Si, Filippo De Lillo et Guido Boffetta (université de Turin), paraît dans Science Advances. L’université de Pittsburgh résume l’enjeu sans détour : maîtriser la direction de cette énergie, c’est toucher à la base même de la façon dont on modélise les fluides en mouvement.

Pourquoi est-ce loin d’être anecdotique ? Parce que ces équations vivent dans presque toutes les simulations qui nous entourent. La météo et le climat reposent sur des modèles de turbulence ; l’aéronautique aussi, des souffleries que célèbre le musée de l’Air et de l’Espace aux logiciels qui dessinent les ailes d’aujourd’hui. Si le sens du transfert d’énergie peut basculer, certaines de ces approximations méritent un réexamen.

Les exemples concrets ne manquent pas : le mélange du sel et de la chaleur dans les océans, la dispersion d’un polluant dans l’air, l’écoulement du sang dans nos vaisseaux, les gouttelettes d’un médicament en microfluidique. Partout, le sens dans lequel l’énergie se répartit change le résultat final. Pouvoir l’orienter, ne serait-ce qu’en laboratoire, c’est gagner une prise sur un phénomène qu’on ne faisait jusqu’ici que subir.

Reste à passer du bac d’eau au monde réel, où les écoulements sont rarement aussi dociles qu’au laboratoire. Mais le principe est posé : la turbulence, longtemps tenue pour un désordre subi, devient un peu plus quelque chose qu’on pourrait orienter. Pour une discipline qui butait sur le même mur depuis quatre-vingts ans, ce n’est pas encore une réponse, c’est une porte qui s’entrouvre.

En bref

Qu’ont fait les chercheurs de Pittsburgh ?
Ils ont montré qu’on peut inverser, à volonté, le sens du flux d’énergie dans un fluide turbulent, contre une règle admise depuis 1941.

Pourquoi ça compte ?
Les modèles de turbulence sont au cœur des simulations de climat, de météo et d’aéronautique.

Où est-ce publié ?
Dans la revue Science Advances, par l’équipe de Lei Fang (université de Pittsburgh) avec des collègues de Turin.

Article créé en collaboration avec l’IA.