Comment un brise-glace brise une banquise d'un mètre d'épaisseur, et pourquoi on peut marcher dessus ensuite

On l'entend avant même de comprendre. Un grondement sourd dans la coque, puis un craquement, comme si une structure cédait, et le navire se soulève légèrement avant de retomber. Vous êtes sur le pont d'un brise-glace, la baie de Botnie, gelée, s'étend à perte de vue, blanche comme un linge, et le navire vient de percer une couche de glace suffisamment épaisse pour qu'on puisse y marcher.

Quelques minutes plus tard, l'équipe vous aidera à descendre et à vous tenir debout sur cette même glace. Si ces deux affirmations vous semblent contradictoires, cet article vous l'explique.

Un brise-glace ne coupe pas la glace. Il la gravit.

La première chose à oublier, c'est le mot « couper ». Un couteau coupe. Un brise-glace fait quelque chose d'étrange et de plus ingénieux. Sa proue est conçue de telle sorte qu'au lieu de heurter la glace de front, le navire glisse dessus. La coque glisse vers l'avant et vers le haut jusqu'à ce que le poids du navire exerce une pression sur une petite surface de glace, et la glace, malgré sa résistance, est fragile.

Elle supporte un poids énorme lorsqu'il est réparti uniformément. Elle cède rapidement lorsqu'un navire lourd appuie tout son poids sur un seul point. La glace se brise vers le bas, les plaques basculent et glissent sous la coque, et le navire s'engouffre dans l'espace qu'il vient de créer. Puis le phénomène se répète.

C'est pourquoi la sensation est si particulière. On ne fend pas l'air en douceur. On grimpe, on appuie, on freine, on se stabilise, sans cesse. C'est de là que viennent le rythme et le son. On s'attend à un bruit de moteur. Ce qu'on entend ressemble davantage au bruit de la mer qui s'ouvre.

Que signifie réellement « un mètre d'épaisseur » ?

Le Polar Explorer est un véritable brise-glace industriel, construit en 1976 à Hambourg. Long de 78 mètres, il affiche un tonnage brut de 1 976 et une puissance de 9 460 chevaux. Capable de briser une glace d'un mètre d'épaisseur, il le fait avec brio depuis des décennies.  

Un mètre de banquise solide n'est pas une flaque gelée. C'est une plaque qui s'est épaissie pendant des mois sous l'effet du froid intense de l'hiver arctique. Elle est suffisamment solide pour qu'on puisse marcher dessus, y conduire et, dans des conditions optimales, y garer des véhicules. Si le navire parvient à la briser, c'est grâce à sa technique d'escalade : au lieu de lutter contre la résistance de la glace à plat, il utilise son propre poids pour l'attaquer dans les zones de flexion, là où elle est la plus fragile.  

Même une glace très épaisse cède sous la pression d'un objet suffisamment lourd, placé au bon angle. Le navire est renforcé et propulsé précisément pour cette tâche, avec une coque dont l'angle d'étrave est d'environ 22 degrés.

Pourquoi la mer gèle-t-elle suffisamment pour te retenir ?

La glace possède une propriété qui surprend la plupart des gens : son résistance à la compression Elle est énorme, mais elle se plie et se fracture sous des charges ponctuelles. Une dalle d'un mètre d'épaisseur supportera facilement le poids d'une personne, et celui d'un véhicule également, mais elle cédera sous le poids d'un navire qui s'abattra directement dessus.

L'équipage évalue l'état de la glace avant toute expédition. La décision de s'aventurer sur la glace revient au capitaine, prise le jour même en fonction des conditions réelles. Lorsque le signal est donné, la glace est jugée suffisamment sûre pour les explorateurs à pied, les opérations nécessitant une épaisseur de glace solide d'au moins 20 cm au point de sortie. Ce n'est pas une simple théorie. C'est une réalité.

Le son et la sensation de

La rupture produit un son particulier que presque tous les passagers mentionnent par la suite. Certains le décrivent comme un craquement, d'autres comme un gémissement, d'autres encore comme une série de claquements. Ce qu'ils entendent, c'est la fracture qui se propage dans la plaque de glace devant la coque ; un son unique, que ceux qui ont déjà navigué sur ce navire disent souvent reconnaître immédiatement.

C'est le bruit d'un véritable brise-glace en activité, faisant ce pour quoi il a été construit.

Pourquoi les deux affirmations sont vraies en même temps

Le navire brise la glace et vous marchez dessus ensuite, car les conditions sont différentes. Le navire exploite la faiblesse de la glace sous l'effet de la flexion. Vous exploitez sa résistance sous l'effet de charges horizontales réparties.

Lorsque vous posez le pied sur la glace à côté du navire, vous répartissez environ 70 à 80 kg sur la plante de vos pieds. La glace répartit facilement cette charge sur toute sa surface. Lorsque le navire s'est enfoncé par le haut, la charge s'est concentrée le long de la ligne de contact de la coque. Même glace, mécanique très différente.

Ce n'est pas un paradoxe. C'est de la physique. La marche sur la glace, la nage, le bruit à travers la coque, tout cela fait partie de la même expédition. Réservez sur icebreaker.fi/réservation.

Suivez l'explorateur.