5.2.1.3 Ondes hydrothermales OH1 : $\Delta T \geq \Delta T_{\text{OH1}}^{(+)}=12$ K

Des ondes propagatives existent. Si la vitesse de phase est utilisée pour décrire leur propagation, cette dernière est orientée indifféremment à gauche ou à droite dans la direction azimuthale, mais toujours de l'intérieur froid vers l'extérieur chaud dans la direction radiale. Comme nous le verrons plus loin, les composantes de la vitesse de groupe sont orientées dans le même sens que celle de la vitesse de phase, ce qui lève toute ambiguité sur les sens de propagation.

Les équiphases correspondantes sont des spirales (cf clichés). Ces ondes propagatives existent dans toute la cellule dès le seuil $\Delta T_{\text{OH1}}=12$ K franchi. Du fait de leur similitude avec les ondes planes observées dans les cellules unidimensionelles (§ ), nous les appelons ondes hydrothermales premier type : OH1. Notons que les rouleaux sont toujours présents, mais partiellement masqués par les ondes ; ces deux types d'objets ont -- vis-à-vis du montage ombroscopique -- sensiblement la même distance focale et ne sont donc pas aisément séparables par cette technique, comme cela a été évoqué en § .

Figure: Clichés pour $h=1,9$ mm. Ondes OH1 seules. A gauche : il existe une « source » large qui émet une onde droite et une onde gauche ainsi qu'un « puits » où les deux ondes se recouvrent. A droite : une onde unique.

$\Delta T$=13K $\Delta T$=14,25K

Remarquons que l'apparition des OH1 s'effectue en deux temps ; et il semble donc plus pertinent de définir les deux seuils successifs suivants :

• $\Delta T_{\text{OH1},\text{c}}^{(+)}=12$ K : seuil d'apparition des OH1. Au delà de cette valeur, les ondes sont présentes mais de façon peu ordonnée. Au moins un couple {puits, source} existe, donc une onde droite et une onde gauche sont présentes. La source a une grande extension orthoradiale, ce qui correspond à une absence d'ondes dans un large quartier de la cellule alors que toute la direction radiale est envahie dans le quartier où existent les ondes. Le puits à une extension orthoradiale beaucoup plus limitée et l'on y observe un recouvrement des ondes droites et gauches.
• $\Delta T_{\text{OH1},\text{a}}^{(+)} > \Delta T_{\text{OH1},\text{c}}^{(+)}$ : valeur seuil à partir de laquelle des ondes uniques (droite ou gauche, sans source ni puits) sont observables. Cette valeur se situe suivant les expériences entre 13 K et 14 K.

L'existence de ces deux seuils fait très fortement penser à l'existence d'un seuil convectif et d'un seuil absolu. Cependant, nous avons remarqué au chapitre  que seul le seuil absolu était observé lors d'expériences, à moins qu'une source de bruit assez puissante n'existe. Nous avons de plus ici deux directions d'espace, donc deux composantes de la vitesse de groupe. Nous pouvons ainsi émettre l'hypothèse que les ondes sont absolument instables dans les deux directions sitôt le seuil $\Delta T_{\text{OH1},\text{a}}^{(+)}$ franchi, alors qu'elles ne sont que absolument instables dans la direction orthoradiale et convectivement instables dans la direction radiale avec une source de bruit pour $\Delta T_{\text{OH1},\text{c}}^{(+)} \leq \Delta T < \Delta T_{\text{OH1},\text{a}}^{(+)}$.

Notons de plus que la transition vers une onde unique est sous-critique et que nous ne l'observons donc pas toujours à la même valeur de $\Delta T$. Ainsi, le cliché représentant une onde unique à $\Delta T=14,25$ K de la figure  provient d'une expérience où la différence de température était progressivement augmentée par paliers de 1 K, à raison de 1 K par heure et en attendant au moins 1 heure entre chaque augmentation. Lors de cette expérience, l'onde unique est apparue pour $\Delta T$ compris entre 14 K et 14,25 K. Lors d'une expérience similaire mais avec une vitesse de montée de 0,4 K par heure, l'onde unique n'est pas apparue avant $\Delta T=15$ K. Enfin, lors d'une expérience où $\Delta T$ est diminué (1 K par heure), l'onde unique subsiste jusqu'à 13 K, mais pas en dessous.

Remarquons enfin que pour une petite plage de valeurs de $\Delta T$ voisines de $\Delta T_{\text{OH1},\text{c}}^{(+)}$ (toujours strictement inférieures à $\Delta T_{\text{OH1},\text{a}}^{(+)}$), les ondes OH1 peuvent être « accrochées » à un défaut de l'écoulement de base. En effet, quelle que soit la valeur de la différence de température appliquée et quelle que soit la hauteur, l'écoulement de base peut être localement modifié par la présence d'un défaut positionné le long d'un rayon de la cellule, rayon dont il a l'apparence. Ce type de défaut peut par exemple être observé sur certains clichés de ce manuscrit. Nous avons remarqué qu'une évaporation rapide associée à la chute de gouttes d'huile froide dans le fluide en convection était à l'origine de ces défauts. Quoi qu'il en soit, la présence d'un tel objet perturbe les ondes OH1 au voisinage de leur seuil (convectif ?) et les mesures critiques effectuées certains jours peuvent s'en ressentir. Du fait de leur non-généricité et leur non-reproductibilité, nous n'avons pas étudié spécifiquement ces événements.