« Pourquoi l’eau des toilettes dans l’hémisphère nord s’écoule-t-elle dans le sens antihoraire ? » « Parce que la force de Coriolis fait en sorte que l’eau s’écoule vers le bas tout en tournant vers la droite. » C’est un sujet que l’on entend parfois dans la vie quotidienne. Est-ce vrai ? Qu’est-ce que cette « force de Coriolis » ? Cette « force » a été proposée pour la première fois par le mathématicien et ingénieur français Coriolis. Elle désigne une force qui agit perpendiculairement à la direction du mouvement d’un objet dans un référentiel tournant. La Terre tournant sans cesse sur elle-même, elle peut être considérée comme un référentiel tournant. Coriolis a montré que, dans l’hémisphère nord, un objet en mouvement est soumis à une force (de Coriolis) pointant vers la droite du mouvement, tandis que dans l’hémisphère sud, cette force pointe vers la gauche. C’est pourquoi l’eau dans l’hémisphère nord a toujours tendance à s’écouler vers la droite.
Alors, la raison pour laquelle l’eau des toilettes s’écoule dans le sens antihoraire semble être la force de Coriolis ? Pas forcément. En raison de la très faible vitesse de rotation de la Terre, l’effet de la force de Coriolis est très faible. Nous pouvons faire une petite estimation. En supposant que la vitesse de l’eau est comparable à celle de Liu Xiang lors d’une course de 110 m haies (environ 10 m/s), la force de Coriolis provoquerait effectivement une déviation de la direction de l’eau. Mais des calculs précis montrent que, même si le diamètre de la toilette est de 1 m et que l’eau s’écoule directement du bord vers le centre de cette « gigantesque » toilette, la déviation due à la force de Coriolis serait inférieure à un demi-millimètre lorsqu’elle atteint le centre, ce qui rend l’effet difficilement perceptible. Même si un quelconque effet devait se produire, il serait facilement compensé par diverses perturbations, telles que les collisions entre les jets d’eau. En réalité, la raison pour laquelle l’eau des toilettes crée un tourbillon est principalement due à leur construction. Certaines toilettes sont spécialement conçues pour un rinçage en spirale, afin de mieux nettoyer les déchets. Quel que soit l’endroit où elles sont installées sur Terre, elles ne produisent que des tourbillons dans la même direction. Pour les égouts, si vous les observez attentivement les jours de pluie, vous remarquerez que des tourbillons dans les deux sens apparaissent.
Bien que la vitesse de rotation de la Terre ne soit pas très élevée et que la force de Coriolis soit donc assez faible, on peut néanmoins en observer les effets à grande échelle et sur de longues périodes. Comme le dit l’adage « Goutte à goutte, l’eau fait un trou ». Des rivières qui coulent depuis des milliers d’années sans interruption sont toujours déviées vers la droite (dans l’hémisphère nord) sous l’effet de la force de Coriolis. Ainsi, la rive droite de la rivière est toujours érodée, tandis que la vitesse de l’eau est relativement plus lente sur la rive gauche, ce qui favorise l’accumulation de sable et de gravier. Pour les voies ferrées, des trains de centaines de tonnes roulent chaque jour dans la même direction à plus de 100 km/h. Dans l’hémisphère nord, l’usure de la voie ferrée à droite est toujours un peu plus importante que celle à gauche. En somme, à grande échelle, l’effet de la force de Coriolis est évident. Regardez les images satellites des typhons dans l’hémisphère nord : tous tournent dans le sens antihoraire. C’est également un tour de magie de la force de Coriolis. Les typhons sont des systèmes de basse pression, et la pression près du centre du typhon est particulièrement basse, ce qui pousse le vent vers le centre. Sous l’effet de la force de Coriolis, l’air tournant vers le centre le fait dans le sens antihoraire (ce qui est largement connu et considéré comme allant de soi). Lorsque l’air atteint le centre du typhon, il n’a nulle part où aller et s’élève donc vers le sommet du typhon, créant une zone de forte dissipation radiale et soufflant vers l’extérieur. Dans ce cas, la force de Coriolis fait progressivement dévier la direction de l’air vers la droite, de sorte que les nuages au sommet du typhon s’étendent dans le sens antihoraire. Dans l’hémisphère sud, c’est l’inverse qui se produit.