Par : Rénald Fortier
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Felix Andries Vening Meinesz et son Gouden Kalf; Ou, comment la Koninklijke Marine a joué un rôle vital dans l’histoire de la gravimétrie océanique, partie 1
8 sept. 2024
Médias
Le géophysicien néerlandais Felix Andries Vening Meinesz, à droite, avec l’équipage du USS S-21 de la United States Navy lors de son expédition de 1928. Anon., « La détermination de la gravité en mer. » Sciences et Voyages, 26 septembre 1929, 3.
Marquez ce jour d’une pierre blanche, fidèle ami(e) lectrice ou lecteur, car aujourd’hui est effectivement un grand jour. Pour la première fois dans l’histoire de mon humble contribution à notre blogue / bulletin / machin, votre humble serviteur traitera d’un sujet lié à la grande science qu’est la géophysique, la branche majeure des sciences de la Terre qui applique les principes et méthodes de la physique à l’étude de notre grosse bille bleue, et ceci de son noyau très dense et chaud jusqu’aux strates les plus raréfiées et chaudes de son atmosphère. Je sais, je sais. Je suis aussi surpris que vous. Et non, cet article ne sera pas ennuyeux. J’espère.
Pour citer, complètement hors contexte, le docteur Cafard, le brillant scientifique de l’assez populaire film d’action et comédie de science-fiction animé américain Monstres contre Aliens, il y aura des bonbons, des gâteaux, des ballons.
Je plaisante.
Remarquez, nous ajouterons également à la liste des publications dont les contributions ont fait de ce même blogue / bulletin / machin ce qu’il est devenu depuis sa création. Si vous voulez tout savoir, Sciences et Voyages est un hebdomadaire français d’information littéraire ainsi que scientifique et technique dont le premier numéro date de septembre 1919, je pense. Le dernier numéro de ce qui est alors le mensuel Loisirs et voyages date de février 1973.
Pour paraphraser les derniers mots prononcés dans le dernier épisode, daté de décembre 2011, de la série télévisée canadienne de science-fiction Le Sanctuaire / Sanctuary, on commence?
Felix Andries Vening Meinesz, né Felix Andries Meinesz, naît à ‘s-Gravenhage / La Haye, Pays-Bas, en juillet 1887.
Ce brillant jeune humain termine ses études d’ingénieur civil à la Technische Hoogeschool van Delft, à… Delft, Pays-Bas, en 1910. La même année, il rejoint la Rijkscommissie voor Graadmeting en Waterpassing, autrement dit la commission d’état sur la mesure d’arc et le nivellement, je pense.
Et oui, Vening Meinesz effectue des mesures gravimétriques pour cette commission d’état. Ceci étant dit (tapé?), la thèse de doctorat qu’il termine en 1915 détaille les lacunes du matériel utilisé à cet effet. Remarquez, Vening Meinesz se voit peut-être aussi forcé de reconnaître que le sol dans de nombreuses régions des Pays-Bas n’est pas trop stable.
Pour faire court, une rareté en ces lieux, je dois l’avouer, pendant près de 1 000 ans, les habitants des Pays-Bas ont transformé un grand nombre de marais côtiers et tourbières minérotrophes en terres cultivables. Ces terres récupérées représentent plus de la moitié de la superficie du pays. Je ne plaisante pas. De nombreuses Néerlandaises et Néerlandais vous diront que, si dieu a créé le monde, elles et ils ont créé les Pays-Bas.
Tout cela est bon et bien pour la culture, mais lorsque de fortes vagues frappent les côtes des Pays-Bas, elles produisent des vibrations dans le sol qui perturbent les mesures gravimétriques de Vening Meinesz. Déménager à l’intérieur des terres aide certainement.
Vous avez effectivement raison, ami(e) lectrice ou lecteur dont les connaissances m’étonnent constamment. Les gravimètres utilisés à l’époque nécessitent une plate-forme stable pour fournir des mesures précises. Le problème, c’est qu’environ 71 % de la surface de la Terre était, et est encore, recouverte d’eau et nous, pauvres marins d’eau douce sujet(te)s au mal de mer, savons très bien que, même dans le meilleur des cas, un navire n’est pas une plate-forme stable et…
Vous avez une question, n’est-ce pas, ami(e) lectrice ou lecteur? Pourquoi est-il nécessaire de mesurer la gravité à différents endroits? La gravité n’est-elle pas la même partout sur notre grosse bille bleue? Eh bien, en fait, non, ce n’est pas le cas. Je ne plaisante pas.
Voyez-vous, l’attraction gravitationnelle mesurée à un certain endroit, l’endroit à partir duquel vous lisez cet article par exemple, dépend de la masse de notre Terre et de la distance entre vous et le centre de ce corps céleste.
Le problème, c’est que la Terre n’est pas une sphère parfaite. On pourrait dire qu’il s’agit plus ou moins d’un sphéroïde aplati, c’est-à-dire d’une sphère écrasée à ses pôles et renflée à l’équateur. Cela signifie bien sûr que la gravité qui nous affecterait, vous et moi, à l’équateur serait légèrement inférieure à la gravité qui nous affecterait à un des pôles. La différence est cependant vraiment minime.
En volant à environ 5 000 mètres (environ 16 400 pieds) au-dessus de l’équateur, par exemple, un dragon cracheur de feu d’environ 10 000 kilogrammes (environ 22 000 livres) connaîtrait une réduction de poids d’environ 15.5 kilogrammes (environ 34.5 livres). Pour obtenir la même réduction de poids au-dessus d’un des pôles, cette créature devrait voler à une altitude littéralement à couper le souffle d’environ 26 400 mètres (environ 86 600 pieds). Wah!
La masse de notre ami dragon ne changerait pas, bien sûr, et… Non, non, elle ne changerait pas, ami(e) lectrice ou lecteur perplexe. La masse de notre dragon serait d’environ 10 000 kilogrammes (environ 22 000 livres), qu’elle soit mesurée sur la Terre, à l’équateur ou un pôle, ou sur Qo’noS / Kronos, la planète natale klingonne. (Bonjour, EP et EG!)
Le poids de cette bébête changerait, cependant, parce que la masse et le poids d’un objet ne sont pas la même chose. Non, elle et il ne le sont pas. La masse de la dite bébête est la mesure de la quantité totale de matière qu’elle contient. Son poids, quant à lui, est la mesure de la force de gravité de la planète, lune, comète, astéroïde, etc. sur laquelle elle se trouve.
Sur la Lune, notre dragon ne pèserait qu’environ 1 650 kilogrammes (environ 3 650 livres), car la gravité de ce corps céleste est beaucoup plus faible que celle de la Terre, Sur Qo’noS, il pèserait environ 12 300 kilogrammes (environ 27 125 livres), mais je digresse.
Et non, votre humble serviteur n’a pas regardé une certaine série télévisée. J’oubliais toujours.
Vening Meinesz découvre à ses dépens qu’un navire n’est pas une plate-forme stable. Voyez-vous, il essaye de prendre des mesures depuis un navire, en 1922, mais sans grand succès.
Vening Meinesz présente ses résultats insatisfaisants lors d’une conférence d’histoire naturelle et médecine, l’édition 1923 du Nederlandse Natuur- en Geneeskundig Congres, tenue en avril.
Intrigué par ce qu’a fait le jeune ingénieur, le directeur d’une société minière d’état, Staatsmijnen in Limbourg, le très respecté ingénieur / professeur Frederik Karel Theodoor van Iterson suggère que, afin de minimiser l’impact des vagues et mouvements des navires sur ses mesures, Vening Meinesz effectue ces mesures sous l’eau, à bord d’un sous-marin de la Koninklijke Marine.
Vening Meinesz effectue sa première série de mesures sous-marines en juin 1923, en mer du Nord, à bord du sous-marin Hr.Ms. O 6.
Il effectue sa 2ème série de mesures sous-marines entre mi-septembre et fin novembre 1923, à bord du Hr.Ms. K II, alors que ce sous-marin quitte les Pays-Bas en direction de sa base d’opérations, les Nederlandsch-Indië, ou Indes orientales néerlandaises, une colonie connue aujourd’hui sous le nom de pays indépendant d’Indonésie. Il reste à bord pendant environ 10 semaines et quitte le navire lorsque ce dernier atteint Colombo, Island of Ceylon and its Territories and Dependencies, une colonie de la couronne britannique connue aujourd’hui sous le nom de pays indépendant du Sri Lanka.
Vening Meinesz découvre en cours de route que, même en plongée dans des eaux calmes, un sous-marin n’est pas aussi stable qu’il l’avait imaginé. Il doit par la suite placer son gravimètre dans une sorte de berceau pour minimiser ses mouvements.
Croiriez-vous que, une fois en mer Rouge, en novembre, Vening Meinesz et l’équipage du Hr.Ms. K II se rendent vite compte que, aussi inconfortable que la vie soit à la surface, les choses sont encore pires sous l’eau? Voyez-vous, alors que la température des fluides de cette étendue d’eau est tiède de 31° Celsius (environ 88° Fahrenheit), la température dans le sous-marin submergé atteint rapidement une douce température de 37° Celsius (environ 98.5° Fahrenheit), avec environ 6 millions de pourcents d’humidité. Des moments de plaisir…
Maintenant, imaginez comment les choses auraient été si le sous-marin avait été là entre juin et septembre, lorsque les températures sont en fait plus élevées… Si je peux paraphraser la célèbre poétesse anglaise Elizabeth Barrett Browning, née Moulton-Barrett, comment je hais l’été? Laissez m’en compter les formes. Désolé, désolé.
Remarquez, il convient de noter que les locaux exigus et l’environnement claustrophobe des sous-marins de l’époque ne sont pas non plus tout à fait adaptés au travail scientifique, surtout pour une personne comme Vening Meinesz, qui mesure environ 1.98 mètre (6 pieds 6 pouces environ) et…
L’expression perplexe de votre visage m’amène à penser que l’acronyme Hr.Ms. n’est pas un de ceux que vous connaissez. Pour être honnête, je n’avais aucune idée de ce que Hr.Ms. signifiait avant d’écrire cet article. Écrit au long, le dit acronyme se lit Hare Majesteits, c’est-à-dire de sa majesté. Et oui, Hr.Ms. est pour la Koninklijke Marine ce que HMS est pour la Royal Navy du Royaume-Uni.
Il convient également de mentionner que, à l’époque, la Koninklijke Marine exploite 2 grandes séries de sous-marins, la série dite O, O signifiant Onderzeeboot, en français sous-marin, utilisé en mer du Nord, et la série dite K, K signifiant Koloniën, en français colonial, utilisé dans les eaux entourant les Indes orientales néerlandaises, mais revenons à notre sujet gravitationnellement important.
Avant que je ne l’oublie, le terme sous-marin est un tantinet un abus de langage. Voyez-vous, les sous-marins de l’entre-deux-guerres, comme ceux utilisés pendant les deux guerres mondiales en fait, passent en réalité la plupart de leur temps en surface. Il s’agit sans doute de navires submersibles plutôt que de véritables sous-marins.
Pour voyager sous l’eau, ces sous-marins doivent éteindre leurs moteurs diesel et allumer leurs moteurs électriques. Comme nous le savons toutes et tous les deux, les moteurs diesel ont besoin d’air pour fonctionner. À cet égard, pour paraphraser, hors contexte, S’Chn T’Gai Spock, une fois sous l’eau, les besoins de l’équipage l’emportent sur les besoins des moteurs diesel. (Bonjour, EP et EG!)
Le problème, c’est que l’électricité fournie par les accumulateurs d’un sous-marin ne peut le faire fonctionner que pendant environ 48 heures, si cela, et ce à une vitesse très, très faible, mais je digresse. Encore.
Incidemment, Vening Meinesz prend la mer en 1923 avec un gravimètre développé au moins en partie, vers 1887, par un officier / géophysicien / astronome austro-hongrois, le baron Robert Daublebsky von Sterneck. Cet appareil fonctionne assez bien mais s’avère difficile à utiliser pendant le long voyage du Hr.Ms. K II.
Vening Meinesz a évidemment besoin d’un meilleur instrument. Il entreprend d’en concevoir un, en utilisant les pendules de son ancien gravimètre comme point de départ.
Peut-être en travaillant avec des gens du Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut, le jeune ingénieur assemble un gravimètre capable de fonctionner dans un environnement océanique. Il serait désormais capable d’obtenir des mesures précises qui lui permettraient de mesurer avec précision la forme de la Terre et du géoïde.
L’expression perplexe de votre visage m’amène à penser que le terme géoïde ne vous est pas familier. Pour être honnête, je n’avais aucune idée de ce qu’un géoïde mangeait au petit-déjeuner avant d’écrire cet article.
Et non, un géoïde n’est pas une sorte de bestiole étrange. Le géoïde est la forme que prendrait la surface des océans de la Terre sous l’influence de la gravité de la dite Terre, si d’autres influences telles que les marées et vents étaient absentes.
Avant que je ne l’oublie, le nouvel appareil de Vening Meinesz utilise un trio de pendules oscillant vers l’avant et l’arrière de manière décalée, le résultat net de leur mouvement étant l’annulation de toutes les forces perturbatrices. Les mesures sont enregistrées sur des bandes de film continues reliées à un chronomètre extrêmement précis. Le dit chronomètre aide à déterminer la position précise d’un sous-marin lors de chaque mesure.
Vening Meinesz effectue sa 3ème série de mesures sous-marines en octobre 1925, à bord du Hr.Ms. K XI, alors que ce sous-marin navigue des Pays-Bas vers sa base d’opérations, oui, les Indes orientales néerlandaises. Il reste à bord pendant environ 2 semaines et quitte le navire lorsque ce dernier a atteint Tunis, Protectorat français de Tunisie, fin octobre.
Incidemment, vers le milieu ou la fin des années 1920, je crois, le gravimètre de Vening Meinesz est surnommé Gouden Kalf, en français veau d’or, par l’équipage d’un sous-marin. Ce surnom biblique est resté.
Votre humble serviteur doit-il vous rappeler que l’expression veau d’or fait référence à un épisode de la Bible, apparemment concocté des siècles après coup par un groupe qui tente de discréditer un autre groupe, dans lequel les Israélites campés près du mont Sinaï fabriquent cette statue de culte quand ils en viennent à craindre que leur chef, Moïse, ne reviendrait pas? C’est ce que je pensais. Passons à autre chose.
Même si ce dit surnom est certainement dû à la couleur dorée du bronze utilisé dans la fabrication du boîtier de l’appareil, le fait est que les équipages des sous-marins dans lesquels Vening Meinesz travaille reçoivent du pognon supplémentaire, apparemment pour chaque plongée scientifique, ce que les marins approuvent avec enthousiasme, bien sûr.
La décision de donner à chaque marin 1 guilder par plongée est prise par les grosses légumes de la Koninklijke Marine, car la plupart des membres de l’équipage doivent apparemment rester immobiles dans leurs couchettes pendant ces mesures, afin de minimiser les vibrations. Ces grosses légumes déclarent que cet allongement au travail impacte la qualité de vie des marins, qui doivent être indemnisés.
Je sais, je sais. Des grosses légumes qui ne balancent pas de leurs mignons comme du postérieur d’un rongeur? Quel concept! Désolé, désolé.
La valeur du susmentionné guilder correspond à entre 9.55 $ et 22.00 $ en devises de 2024, selon l’année.
Vening Meinesz effectue une 4ème série de mesures sous-marines en 1926, à bord du Hr.Ms. K XIII, alors que ce sous-marin quitte les Pays-Bas fim mai, à destination de sa base d’opérations, oui, encore une fois, les Indes orientales néerlandaises. Cette fois-ci, cependant, ce navire de guerre atteint sa destination via le canal du Panama, et non pas le canal de Suez, en Égypte.
Votre humble serviteur ne sait malheureusement pas combien de temps Vening Meinesz reste à bord. De fait, il peut être resté à bord environ 29 semaines, c’est-à-dire jusqu’à ce que le sous-marin atteigne sa destination, à la mi-décembre 1926, après de nombreuses escales en cours de route, bien sûr.
Comment puis-je soumettre une telle hypothèse, demandez-vous, ami(e) lectrice ou lecteur? Eh bien, voyez-vous, Vening Meinesz est apparemment à bord du Hr.Ms. K XIII fin 1926 lorsque ce dernier effectue un voyage vers l’île Christmas, une île relativement petite administrée par le Colonial Office du Royaume-Uni et… les British Phosphate Commissioners, une entité privée, si, si, privée exploitée par des hommes d’affaires australiens, britanniques et néo-zélandais afin d’extraire du phosphate sur 3 îles des océans Pacifique et Indien, dont l’île Christmas, près des Indes orientales néerlandaises.
Votre humble serviteur doit-il mentionner que des décennies d’extraction de phosphate gâchent vraiment l’environnement sur l’île Christmas, Nauru et l’île Océan – et la vie des populations locales qui n’ont que très peu leur mot à dire en la matière? Je ne le pensais pas, et retournons à Vening Meinesz.
Notre scientifique passe du temps à bord de Hr.Ms. K XIII à au moins 4 occasions supplémentaires, entre juin et août 1929, en octobre et novembre 1929, en janvier et février 1930, ainsi que pendant 1932.
Cette même année, oui, 1932, en juillet et août pour être plus précis, Vening Meinesz passe apparemment environ 6 semaines à bord du Hr.Ms. O 13, navigant à destination et en provenance de Madère et des Açores, des archipels sous contrôle portugais dans l’océan Atlantique.
Et non, pour les expéditions à bord du Hr.Ms. K XIII, Vening Meinesz ne va pas des Pays-Bas jusqu’aux Indes orientales néerlandaises à bord de ce navire. Vous ne vous souvenez pas avoir lu que ce sous-marin avait voyagé jusqu’aux Indes orientales néerlandaises, sa base d’opérations, en 1926? Bien que votre humble serviteur ne sache pas comment Vening Meinesz voyage vers et depuis ce territoire colonial, il semble que son précieux gravimètre ait voyagé par la mer au moins une fois.
Remarquez, s’il l’avait voulu, Vening Meinesz aurait pu prendre l’avion aux Indes orientales néerlandaises pour se rendre aux Pays-Bas, et… Si, si, ami(e) lectrice ou lecteur sceptique, il aurait pu faire le voyage en avion.
Voyez-vous, le transporteur aérien national des Pays-Bas, Koninklijke Luchtvaart Maatschappij Naamloze Vennootschap (KLM), commence à effectuer des vols réguliers, une fois par semaine je crois, à destination et en provenance des Indes orientales néerlandaises, en septembre 1929. Il n’y a qu’un seul vol par semaine car il faut à cette époque 5 jours et demi pour aller des Pays-Bas aux Indes orientales néerlandaises. Je ne plaisante pas.
Cette route aérienne est la plus longue du monde jusqu’en avril 1935. C’est à cette époque que la compagnie aérienne britannique Imperial Airways Limited et Qantas Imperial Airways Limited, une compagnie aérienne qu’elle crée en coopération avec la compagnie aérienne australienne Queensland and Northern Territory Aerial Services Limited (QANTAS), commencent à exploiter une liaison hebdomadaire entre le Royaume-Uni et l’Australie. Croiriez-vous qu’il faut 12 jours et demi pour aller d’un bout à l’autre de cette route? Douze jours et demi! Wah! Mais je digresse.
Et oui, KLM est bel et bien mentionnée dans des numéros de novembre 2017 et septembre 2019 de notre étonnant blogue / bulletin / machin.
Comme vous pouvez l’imaginer, Vening Meinesz remanie son gravimètre au fil des années. À un moment donné, il supervise l’installation d’un petit radiateur électrique à sa base. Ce radiateur est allumé avant une plongée pour compenser l’augmentation progressive de la température à l’intérieur de l’instrument provoquée par l’infiltration progressive de l’air légèrement plus chaud à l’intérieur d’un sous-marin immergé.
Et oui, cher ami(e) lectrice ou lecteur, mener des recherches scientifiques de pointe n’était pas, n’est toujours pas et ne sera toujours pas une tâche facile. Il était, est toujours et continuera d’être tout à fait possible de manquer un tout petit détail et de vraiment gâcher les résultats d’une expérience, mais je digresse. Encore. Désolé.
Comme vous pouvez l’imaginer, le travail pionnier de Vening Meinesz ne passe pas inaperçu dans son pays. Nenni. En 1927, il est nommé professeur à temps partiel de cartographie, géodésie et géophysique à la Rijksuniversiteit Utrecht à… Utrecht, Pays-Bas. Il devient membre de l’académie royale des arts et des sciences de son pays, la Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen, la même année.
Vening Meinesz devient président de l’Association of Geodesy en 1933. Il occupe ce poste jusqu’en 1946, année où cette organisation devient l’International Association of Geodesy. Remarquez, Vening Meinesz a également été président de l’International Union of Geodesy and Geophysics entre 1948 et 1951, mais revenons aux années 1920 et à notre voyage au fond des mers, mais il faudra attendre la semaine prochaine pour le prochain épisode de notre… vous savez quoi.
Et oui, ami(e) lectrice ou lecteur téléphile, l’expression voyage au fond des mers est de fait le titre de la version doublée en français d’une série télévisée américaine de science-fiction militaire diffusée à l’origine entre septembre 1964 et mars 1968, Voyage to the Bottom of the Sea. Votre humble serviteur a regardé cette version doublée au Québec, Voyage au fond des mers, initialement diffusée entre septembre 1968 et juillet 1972, je pense, quand j’avais encore des cheveux. Soupir…
Rénald Fortier
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