A l'intérieur de l'Antarctique le milieu est avant tout caractérisé par la neige omniprésente et le vent qui souffle inlassablement. Sous l'action du vent la neige est donc continuellement emportée pour être re-déposée plus loin.

Derrière une montagne ou un obstacle, c'est à dire en aval de l'écoulement de l'air, la neige est pris dans des tourbillons. Comme le vent souffle dans une direction assez constante on peut parfois observer des phénomènes particuliers comme une sur-déposition de la neige (une congère) ou au contraire un déficit de neige qui forme une fosse.

Cette expérience consiste à visualiser ces manifestations. Elle est divisée en deux niveaux

2.1 Différentes formes de montagnes

Le premier niveau consiste à essayer de comprendre comment les montagnes peuvent perturber les mouvements du vent et de la neige qu'il transporte. Pour cela nous proposons que la classe construise plusieurs maquettes de montagnes, réalise une petite soufflerie expérimentale et visualise les mouvements de l'air derrière elles.

Marche à suivre :

• Imaginer des formes de montagnes différentes en se référant par exemple à des livres sur l'Alpinisme ou l'Antarctique. L'intérêt est de les concevoir suffisamment différentes.

• Il faut ensuite construire ces montagnes en pâte à modeler ou en papier mâché, les maquettes doivent être plutôt grandes et seront fixées à un plateau en bois ou en carton fort.

• Poser une des maquettes sur le sol ou sur une grande table. Placer en amont un ventilateur ou un sèche cheveux. Le mettre en marche, l'air s'écoule autour de la montagne.

• Pour visualiser le mouvement de l'air derrière la montagne, le moyen le plus classique est de produire de la fumée (fumée de cigarette, encens, bombe fumigène …). Une autre solution est de tenir verticalement derrière la maquette des bandelettes de papier léger (on peut imaginer un petit portique avec plusieurs bandelettes). Dans le vent, les bandelettes s'inclinent et donnent la direction du mouvement de l'air.

• Visualiser pour chaque maquette les mouvements de l'air derrière la montagne, en particulier les tourbillons, puis distinguer les zones où la neige peut se déposer de celles où elle sera forcément emportée par le vent

La visualisation de cette physique n'est pas assurément évidente, la comparaison de l'influence de chaque forme de maquette est donc importante car elle peut être un outil principal à la compréhension des perturbations que sont les montagnes pour le vent. On peut aussi faire varier la direction dans laquelle le ventilateur envoie l'air.

A la fin de l'expérience les enfants pourront partager leurs résultats avec d'autres classes participant au projet.

Pour des classes d'un niveau suffisamment élevé, l'expérience acquise précédemment peut permettre de travailler sur un cas réel. C'est le deuxième niveau de cette expérience, dont la chronologie est la suivante :

1. L'équipe sur le terrain sélectionne un site intéressant où on peut observer un phénomène particulier dans la déposition de la neige. Ils mettent sur le réseau les caractéristiques géographiques de la montagne ou de l'obstacle, la topographie locale, la direction du vent, et des photographies de la façon dont la neige s'y dépose.
2. Chaque classe intéressée par l'expérience réalise une maquette de la montagne, pour recréer expérimentalement autour le mouvement de l'air et de la neige (une soufflerie expérimentale) et proposer une solution au problème suivant : comment le phénomène particulier s'est créé ?
3. Une équipe de modélisation numérique en mécanique des fluides (la société Novafluid à Bordeaux) réalise une modélisation de l'écoulement de l'air dans le site sélectionné. Cela permettra de fournir une solution possible au problème une fois que toutes les classes auront proposé leur solution.
4. Tous les résultats seront mis sur le réseau et un forum, entre les classes et des scientifiques associés au projet, sera mis en place pour solutionner le problème.

• Sur le plateau, grâce à du papier mâché ou de la pâte à modeler, reconstituer la topographie générale de la calotte glaciaire puis de la montagne. Essayer de conserver les échelles. Il faut prévoir assez de place en aval de la montagne.

• Placer en amont un ventilateur à distance de la maquette, orienté selon la direction du vent. La distance, la vitesse du ventilateur sont à déterminer par des essais.

• Mettre en marche le ventilateur, l'air s'écoule autour de la montagne.

• Comme pour le premier niveau, visualiser les mouvements de l'air par de la fumée (fumée de cigarette, encens, bombe fumigène …). Reporter alors sur une carte de la maquette les mouvements de la fumée au niveau du sol. Dessiner sur des feuilles les mouvement verticaux et tridimensionnels.

• Ce travail se fait en plusieurs manipulations, en envoyant de la fumée dans des zones différentes sans modifier l'arrivée de l'air.

• L'autre solution pour la visualisation est d'utiliser des bandelettes de papier léger sur un portique ou au bout d'une règle. Reporter sur une carte l'inclinaison locale des bandelettes, c'est à dire la direction du vent, puis recommencer en les repositionnant. Petit à petit la forme de l'écoulement apparaîtra.

• Après cette étape on peut essayer de représenter la neige dans l'expérience.

• Tapisser le sol en amont de la montagne de particules de polystyrène. Le polystyrène n'est pas forcément le meilleur matériau, les enfants pourront en imaginer d'autres et essayer chacun pour trouver le plus adapté.

• Allumer le ventilateur et observer le mouvement des particules.

Le problème de cette expérience vient du fait que les particules vont se disperser dans la pièce. Des panneaux verticaux le long de trois côtés de la planche peuvent limiter ce phénomène, mais il faut savoir que cela va fausser les résultats par rapport à la réalité, surtout s'ils sont trop proches de la maquette. Travailler dans une petite pièce ou utiliser des filets est certainement plus judicieux.

De toutes ces expériences, déduire les mouvements de l'air et de la neige et expliquer les phénomènes observés sur les photos.

L'école enverra alors au gestionnaire de l'activité du site éducatif sa solution du problème, ainsi que les moyens originaux qui ont éventuellement été utilisés et les difficultés rencontrées. Les différentes classes pourront alors dialoguer pour comparer les résultats et les moyens.