Couche limite.

Par Michel Bonnet

C'est ici, suite à la réflexion sur la couche limite correspondant à l'horizon d'évènement d'un trou noir, d'évoquer l'activité de la couche limite dans différents cas et d'essayer d'en généraliser le propos.

1. Cas d'une bulle de vapeur.
   1. Conditions de l'activité de la couche limite.

      Lors de l'évolution d'une bulle de vapeur, son grossissement requiert un apport d'énergie thermique qui va correspondre ici à de l'agitation de la couche limite qui se propage le long de celle-ci. Agitation violente, il faut évidemment un seuil thermique, ce qui correspond à une valeur critique de la température.
      C'est là l'apparition de l'onde de choc avec sa couche limite. Nous avons une phase vapeur intérieure et une phase liquide extérieure : en quelque sorte le carburant est là pour alimenter le grossissement de la bulle de vapeur.
      Dans l'eau micro bulles de vapeur et dans la vapeur micro gouttes d'eau. Cela joue un rôle important dans ce qui suit.

      
      

   2. L'activité de la couche limite.

      Que peut-il se passer ? Avec le schéma ci-dessus nous voyons que nous avons des micro bulles de vapeur (rouges) dans l'eau comme une éponge d'eau dont les trous sont les micro bulles de vapeur et des micro gouttes d'eau (bleues) dans la vapeur (éponge inversée). Et dans ce qui suit la propagation des ondes de choc se fait depuis la singularité.
      Maintenant tout le débat est là, la couche limite est-elle active dans la formation de vapeur et le grossissement de la bulle, ou est-ce simplement la singularité qui est active ?
      Y a-t-il un double processus : activité de la couche limite et de la source énergétique ? Si comme je l'indique la propagation des ondes de choc se fait depuis la singularité, il en est de même de la couche limite (c'est concomitant à l'apparition de l'onde de choc) qui ne serait alors active.
      Remarque importante : et c'est ainsi que j'avais conçu la question au départ. Si nous regardons le schéma ci-dessus, nous avons des singularités entrantes dans la bulle de vapeur. De plus nous avons des micro bulles de vapeur (germe), avec l'apport énergétique dû à la singularité à la base de la bulle (schéma ci-dessous), nous avons tous les éléments pour avoir formation de vapeur et c'est ainsi que la couche limite peut être active. Voir le schéma ci-dessous en constatant que les ondes de choc suivent des méridiens :

      
      

   3. L'aspect de la couche limite.

      
      

      Bien sûr ici la sphère, à droite, masque la partie en creux des ondes de choc.

      
      

      
      

      Ici tracées sur deux méridiens, il faut comprendre que cela l'est sur tous les méridiens : nous avons des rides d'ondes de choc sur la surface. J'en donnerai une vue locale plus loin.

      
      

      Ici nous voyons que notre surface se complexifie avec les micro bulles de vapeur et les gouttelettes d'eau.

      
      

      Ici nous voyons bien la situation. Je vais essayer de programmer ce qui s'en suit et l'apparition de la couche limite par division des bulles et gouttes.

      
      

      Avec la division nous voyons que nous avons de véritables éponges. Les trous toriques étant d'un côté des micro bulles de vapeur et de l'autre des micro gouttes d'eau.
      Représentation sur la sphère, pour un seul méridien, voyons ci-dessous :

      
      

2. Coalescence.
   1. Condition de la coalescence des bulles de vapeur

      
      

      
      

      
      

   2. Coalescence des bulles de vapeur.

      
      

      Les deux bulles de vapeur sont en phase d'approche rappochée. Vont entrer en contact les couches limites et les ondes de choc.

      
      

      Les ondes de choc se heurtant à 180 ° provoquent la coalescence. Il se forme alors des ponts de vapeur entre les deux bulles.
      D'autre part il y des zones de forte liaison encore qu'ici il n'y a pas la rencontre des parties des couches limites qui sont en contact. Voyons ce qu'il en est :

      
      

      Dans le schéma qui avait précédé, je n'avais pas correctement choisi le schéma de la zone de liaison. C'est fait ici et j'ai de plus colorié en rouge la vapeur de la zone supérieure. Il faudrait le faire en bleu pour les parties blanches de la partie inférieure.
      Nous voyons que les zones d'éponge bleu-rouge ou rouge bleu sont fortement liées aux bulles de vapeur. La violence du choc fera que les bulles vont coalescer.

   3. Choc des couches limites des bulles de vapeur.

      Ce qui précède concerne le choc des ondes de choc. Mais qu'en est-il du choc des couches limites ? Je l'ai envisagé pour les trous noirs où il y avait une issue qu'en est-il ici ? Voyons comment se présente la question :

      
      

      • Nous pouvons avoir le choc de deux micro bulles de vapeur et d'eau : si l'on regarde le schéma de la phase de rapprochement des bulles cette situation est improbable car elles se trouvent de part et d'autre des ondes de choc.
        

      • Puis le choc de deux micro bulles de vapeur : là il n'y a pas de problème car elles sont en contact direct. Cependant ont-elles les moyens de coalescer vu qu'elles nont pas d'onde de choc dans leur frontière ? Cela me pose la question de la nature de leur frontière : sans couche limite ?
        En fait ce sont deux éponges avec des micro bulles de vapeur dans l'eau. Bien sûr ces éponges se heurtent violemment. Mais ?

      • Et enfin le choc de deux micro bulles d'eau : peu probable car elles se trouvent sous l'onde de choc à l'intérieur des bulles de vapeur.
        

3. Non coalescence des bulles de vapeur.
   1. Condition de la non coalescence des bulles de vapeur.

      
      

      Nous voyons que les ondes de choc se heurtent mais "gentiment". C'est un choc à 0°. Voyons en conséquence ce qui s'ensuit.

   2. La non coalescence des bulles de vapeur.

      
      

      Dans le schéma, ce qui est en blanc est en fait rouge dans la vapeur (c'est de la vapeur) et ce qui est blanc dans l'eau est en fait bleu (c'est de l'eau). Nous voyons que ces couches limites sont des mélanges de micro bulles de vapeur et de micro gouttes d'eau.
      Nous avons en fait une sorte d'éponge mais inversée de part et d'autre des ondes de choc.
      

      
      

      Comment interagissent, dans ce choc à 0°, les éponges qui sont dans l'eau et qui sont directement en contatct, j'ai du mal à le comprendre mais je pense que simplement elle vont rester de même nature. Pour ce qui est des ondes de choc, là nous l'avons étudié (Pilote --> oscillo-fractalettes --> phases plus énergétiques). Elles donnent des nodules, voyons cela :

      
      

      Nous voyons que nous avons deux zones spongieuses qui sont séparées par de l'eau : il n'y aucune raison pour que les deux bulles de vapeur coalescent. Et toujours ici il n'y a pas le choc des partie des couches limites en contact. Bref, c'est compliqué !
      À mon avis ce n'est pas possible. En fait si. Nous pouvons voir à ce sujet les images extraites d'une vidéo d'après une expérience de D.Gentille :

      
      

      Les deux bulles de gauche ont coalescé.
      Remarque : si dans le cas précédent celui-ci la coalescence semble plus aisée, elle est possible dans les deux cas. C'est un phénomène bien complexe que je ne fais que tutoyer ici.

Conclusion : Nous avons là une spéculation fondée sur le rôle des couches limites des bulles de vapeur et sur le choc analysé des ondes de choc. À noter que la coalesence se fait dans les deux cas exposés.

4. Réflexions à propos de la coalescence.

   Comme nous l'avons vu dans la page "Choc" le cas à 180° est toujours plus énergétique que le cas à 0°. Par conséquent nous pouvons penser qu'avec un apport suffisant d'énergie nous passons à la coalescence. La vision que j'ai donné du choc à 180° me semble trop restrictif.
   Nous pouvons penser qu'il n'y a pas besoin d'une autre onde de choc pour les situations que j'évoque plus haut mais qu'en fait en apportant plus d'énergie c'est à dire en chauffant plus nous obtenons une modification de la couche limite de chaque bulle. Regardons ces cas où il faudrait colorier les blancs en bleu dans le rouge et inversement:

   
   

   
   

   Nous constatons bien sûr que le "cas à 180°" est bien plus favorable. Dans le cas à "0°" nous avons une bande d'eau entre les deux bulles. Bien évidemment tout ceci est indicatif face à une réalité bien mouvante.