Les sondeurs – Mesure des profondeurs et tracé de cartes bathymétriques
La brasse est une unité de profondeur d’eau dont l’instrument tire son nom. Principalement, le fathomètre est un appareil de sondage par écho pour mesurer la profondeur de l’eau. Un fathomètre affiche la profondeur de l’eau et peut permettre un marquage permanent automatisé des mesures. En outre, le fathomètre s’est avéré plus précis et plus simple à utiliser que les outils de sondage précédents, ce qui en fait un outil essentiel pour les levés océaniques. Le 24 avril 1928, Fathometer a reçu son brevet.
En ce jour de 1928, le fathomètre a été breveté par Herbert Grove Dorsey (1876-1961) un ingénieur, inventeur et physicien américain. Le fathomètre est un instrument sonar actif utilisé pour la navigation et la sécurité pour déterminer la profondeur de l’eau. La brasse est une unité de profondeur d’eau, d’où l’instrument tire son nom. Le fathomètre est un système de sondage par écho pour la mesure de la profondeur de l’eau. Un fathomètre affichera la profondeur de l’eau et pourra faire un enregistrement permanent automatique des mesures. Lors de son fonctionnement, une impulsion électrique d’un émetteur est convertie en une onde sonore par un transducteur sous-marin appelé hydrophone qui est ensuite envoyé dans l’eau. Lorsque l’onde sonore frappe un objet, c’est-à-dire le fond de l’océan, elle rebondit et enregistre la profondeur de l’eau en brasses.1932 – Conférence radiophonique sur le sondage par écho par le Dr Herbert Grove Dorsey
La mesure des profondeurs des océans est probablement aussi ancienne que l’art des voiliers, car Hérodote, environ quatre cents ans avant JC, mentionne mettre de la graisse sur le fond du plomb pour faire remonter un échantillon du fond. Aucune amélioration pratique n’a été apportée pendant 23 siècles jusqu’à ce que Lord Kelvin utilise l’idée des tubes de pression, dont la précision a encore été améliorée par le commandant GT Rude of the Coast and Geodetic Survey. Alors que la méthode de Fessenden fonctionnait en eau profonde, elle était lourde, obligeant un observateur qualifié à utiliser des écouteurs et à écouter attentivement pour distinguer la différence entre les échos et le bruit de l’eau, et il était absolument impossible de mesurer des profondeurs peu profondes avec. 
Lors d’un voyage expérimental sur le navire Williams et moi-même. Williams était un ingénieur en mécanique qui ne connaissait pas la radio, alors que je venais de terminer des expériences sur le haut-parleur de la radio, maintenant si largement utilisé. Naturellement, nous avons abordé le problème de différentes manières, lui s’en tenant à des dispositifs mécaniques tandis que j’essayais de tout régler et d’amplifier les échos faibles. Ce désir d’amplifier a été ridiculisé parce qu’il était jugé impossible d’essayer d’utiliser des tubes amplificateurs sur un navire à moins que sous la surveillance constante de l’opérateur sans fil. Bien sûr, l’amplification a aidé et s’est avérée être le seul moyen de réussir. Lors d’un voyage expérimental sur le navire Williams et moi-même. Williams était un ingénieur en mécanique qui ne connaissait pas la radio, alors que je venais de terminer des expériences sur le haut-parleur de la radio, maintenant si largement utilisé. 
Ce désir d’amplifier a été ridiculisé parce qu’il était jugé impossible d’essayer d’utiliser des tubes amplificateurs sur un navire à moins que sous la surveillance constante de l’opérateur sans fil. Bien sûr, l’amplification a aidé et s’est avérée être le seul moyen de réussir. Lors d’un voyage expérimental sur le navire il s’est accroché à des appareils mécaniques pendant que j’essayais de tout accorder et d’amplifier les faibles échos. Ce désir d’amplifier a été ridiculisé parce qu’il était jugé impossible d’essayer d’utiliser des tubes amplificateurs sur un navire à moins que sous la surveillance constante de l’opérateur sans fil. Bien sûr, l’amplification a aidé et s’est avérée être le seul moyen de réussir. Lors d’un voyage expérimental sur le navire CALAMARES, le capitaine m’a demandé si je pouvais mesurer des profondeurs peu profondes et a dit « Quand vous pourrez mesurer six à dix brasses, vous ferez quelque chose ! » Peu de temps après, j’ai eu une méthode visuelle élaborée de la manière suivante.
Dans une partie de l’équipement, appelée l’indicateur, se trouve un petit moteur avec un régulateur qui, grâce à un système d’engrenages, fait tourner un disque noir quatre fois par seconde. Attaché à l’arrière du disque se trouve un minuscule tube au néon, juste une petite édition du même que celui utilisé dans les panneaux publicitaires, et lorsqu’il est allumé, sa lumière rouge brille à travers une fente du disque mais n’est allumée que de temps en temps. . Devant le disque se trouve une feuille de verre sur laquelle est peinte une échelle circulaire marquée en brasses de zéro à 100. Chaque fois que le tube néon passe le point zéro de l’échelle, un courant électrique traverse un sondeur boulonné au fond de le navire et un son est produit sous la forme d’un bref coup de sifflet, deux octaves au-dessus du do médian, comme ceci : (Illustrez en sifflant les sons courts pendant deux secondes), seuls ces sons passent dans l’eau. Aucun fil n’est abaissé, rien ne tombe, aucune connexion avec le fond n’est faite. Les sons eux-mêmes font le travail en étant réfléchis par le fond de l’océan sous forme d’échos.
Au fur et à mesure que les échos reviennent au navire, ils sont « entendus » par un récepteur de sons sous-marins, ou oreille électrique comme on pourrait l’appeler, et sont amplifiés à l’aide de tubes thermioniques, similaires à ceux par lesquels vous entendez maintenant ma voix, augmente le volume des échos de sorte que l’énergie électrique fasse en sorte que le minuscule tube au néon produise un seul flash de lumière rouge instantané et brillant lorsque le tube tourne avec le disque. Cet éclair brillera à travers le verre, en face d’une marque sur l’échelle, six toises par exemple, si c’est la profondeur d’eau que traverse le navire. 
Étant donné que l’instrument mesure les brasses, je l’ai nommé Fathometer, et en tant que tel, le fathomètre est maintenant utilisé sur des centaines de navires mesurant les brasses chaque fois que le capitaine le souhaite. Autrefois, il devait ralentir les navires, si l’eau était peu profonde, ou s’arrêter si elle était profonde, alors que maintenant il appuie sur un bouton, le fathomètre démarre et après quelques lectures pour s’assurer qu’il a beaucoup d’eau il appuie sur un autre bouton.
Tout est fini en quelques secondes, même si la profondeur est de mille brasses ! Par la méthode d’abaissement d’un fil pour mesurer cette profondeur, le navire doit être arrêté au moins une demi-heure, tandis que maintenant il peut avancer à toute vitesse de vingt à trente nœuds, et par n’importe quel temps, de jour comme de nuit. Avec le fathomètre directement dans la timonerie, le skipper n’a aucune inquiétude quant à la profondeur.
Dans l’United States Coast and Geodetic Survey, nous utilisons des brasses sur treize navires pour cartographier les profondeurs océaniques. Étant donné que nous pouvons faire fonctionner les navires à pleine vitesse, nous pouvons obtenir beaucoup plus de sondages qu’auparavant, non seulement en doublant la vitesse des levés hydrographiques, mais en obtenant tellement plus de sondages que nous pouvons faire des cartes meilleures et plus rapides à moindre coût que par le premier, méthodes plus lentes. 
Avec une vitesse de navire de dix nœuds et quatre sondages par seconde, la profondeur est obtenue environ tous les quatre pieds, de sorte que même de légers changements dans les crêtes et les vallées sont maintenant trouvés qui n’auraient peut-être pas été remarqués par les anciennes méthodes. De temps en temps, nos navires sont arrêtés et des mesures très minutieuses sont effectuées avec un fil et des plombs en plomb, et des températures en série de l’eau sont prises afin d’obtenir une correction précise sur le fathomètre, pour le garder calibré comme un instrument de précision. Un petit seau à saisir au bout du fil fait remonter un échantillon du fond. Le sondeur ne peut pas faire cela, mais en observant les éclats rouges, il peut se faire une idée du fond, car les échos sont moins réguliers sur un fond rocheux que sur un fond lisse.
Comme de plus amples détails sont donnés dans nos cartes, les navigateurs les trouvent beaucoup plus utiles que de simples cartes routières indiquant les directions en mer. Le fond est rarement plat pour une zone considérable et, si un navigateur est perdu dans un brouillard, il peut faire fonctionner son fathomètre pendant quelques minutes, marquer les indications sur un morceau de papier fin et en le déplaçant sur la carte, il trouvera une ligne sur laquelle ses sondages s’accorderont avec ceux de la carte, la maintenant parallèle à sa route, localisant non seulement sa position et sa direction de déplacement, mais donnant aussi sa vitesse. 
Que pensez-vous que les poissons pensent de tout ce sifflement ? Eh bien, en les regardant, dans l’eau claire, quand le sonomètre est mis en marche pour la première fois, ils paraissent effrayés et se précipitent loin du son ; mais après dix ou quinze secondes, ils s’y habituent et nagent autour du navire comme d’habitude. Le poisson-chien pourrait essayer d’aboyer – qui sait ?
Hérodote était probablement au courant des échos ainsi que de la graisse au fond du plomb, mais j’aimerais observer sa réaction à un fathomètre alors qu’il naviguait sur la mer Égée.
Lignes de sonde
Magellan fut probablement le premier à effectuer des sondages dans les océans au cours de son tour du monde. En 1521, il descend dans le Pacifique des lignes plombées (totalisant 800 mètres) qui n’atteignent pas le fond. Pendant 3 siècles, on en resta là.
En 1840, l’anglais James Clark Ross effectue de nombreux sondages : il atteint des profondeurs de plus de 4000 m au large du cap de Bonne-Espérance. Et un jour, 7300 m sans toucher le fond !
Mais utilisant une corde de chanvre, sur de telles longueurs, le frottement dans l’eau est supérieur à la force exercée par le plomb de sonde. On ne distingue pas quand le plomb touche le fond, et la corde est loin d’être verticale. En 1852, l’anglais Denham pense avoir découvert des fonds de l’ordre de 14000 m dans l’Atlantique Sud. Mieux ! La frégate américaine Congress signale y avoir laissé filer 15 240 m de ligne sans atteindre le fond.
Les techniques se perfectionnent dans la seconde moitié du XIXe siècle.
Ainsi, un américain, Brooke, invente en 1854 un système qui permet de libérer le lest (il s’agit d’un boulet de canon) au moment où il touche le fond : il n’y a plus à remonter le lest et lors du contact, on sent un changement net dans la tension de la ligne. Cet appareil a été largement utilisé pour cartographier l’Atlantique Nord et reconnaître le tracé des premiers câbles sous-marins.Un peu plus tard, l’anglais Wyville Thompson remplace la corde par un fil en acier (frottement dans l’eau réduit, d’où poids du lest plus réduit, d’où opération de treuillage plus rapide). Le Challenger sera le premier à en bénéficier lors de son tour du monde à partir de 1872.
Le risque d’inondation par submersion marine nécessite d’adopter les bons réflexes pour réagir en cas d’alerte.
Nous avons fait le point pour vous ⤵— Association AXA Prévention (@AXAprevention) April 11, 2024
En 1906, un sondage réalisé par le navire allemand Planet donne la plus grande profondeur connue à l’époque : 9140 m au nord de la Nouvelle Guinée. Vingt-cinq ans plus tard, le navire hollandais Snellius annonce 10 068 m dans la fosse de Mindanao.
Les cartes bathymétriques étaient dressées à partir de sondes trop peu nombreuses. Tout l’art du cartographe consistait à remplir les énormes espaces entre les sondes ! Le tracé des premiers câbles transatlantiques a par exemple été décidé avec un sondage tous les 100 km. Et on comprend que l’existence de la dorsale médio-atlantique soit longtemps restée inconnue.
Sonars (ou sondeurs ultrasonores)
Contrairement aux ondes courtes de type radar ou radio, les sons traversent remarquablement les couches d’eau.
L’anglais Fessendel est le premier à avoir l’idée de déterminer la profondeur en mesurant le temps qui sépare l’émission d’un son en surface, de sa réception à bord après réflexion sur le fond. Mais c’est le français Paul Langevin qui met au point le sondeur ultrasonore pendant l’entre-deux guerres. Il utilise des ultrasons – plus directifs dans l’eau – générés par des quartz piezzo-électriques. Pierre Curie a en effet découvert que ces quartz vibrent en émettant des ultrasons quand ils sont soumis à un champ électro-magnétique.
Les premiers sonars apparaissent en 1930 sur les navires océanographiques.
Quand la seconde guerre mondiale éclate, les cartes des grands fonds sont encore rares. Les sondeurs, par manque de puissance ne permettent pas de dépasser 6000 m et la navigation astronomique au large manque de précision. Il existe encore d’immenses zones inondées dans les océans. La guerre aura un effet positif (!) en perfectionnant les méthodes de sondage par ultrasons, sous-produit de la guerre sous-marine.
Les nouveaux sondeurs permettent de découvrir, très rapidement, dans le Pacifique, toute une guirlande de grandes fosses de 10 à 11000 m de profondeur : fosses des Kermadec, des Tonga, et la plus profonde, au large des Philippines et de l’île de Guam, la fosse des Mariannes.
La première carte moderne du fond des océans a été publiée en 1965 par deux américains, Heezen et Tharp.
Un énorme progrès est réalisé avec les sondeurs multi faisceaux. Ils permettent de cartographier en continu le relief des fonds sur une bande dont la largeur dépend de la hauteur d’eau. Le navire océanographique français Jean Charcot est un des premiers en être équipé.On est encore loin d’avoir une cartographie précise des fonds. En 1999, on découvrait encore un volcan de la taille du Mont Blanc (près de 35 km de diamètre, 4300 m de hauteur), le Fa’alafine, au large des îles Samoa.
Fathomètre
En 1928, le fathomètre a été breveté par Herbert Grove Dorsey . Son invention était un instrument de sondage électromécanique qui mesurait les profondeurs sous-marines en utilisant une série de signaux sonores électriques et leurs échos. Il a inventé le nom de fathomètre. Le même instrument pouvait mesurer à la fois des eaux très peu profondes et des eaux très profondes. Ses brasses ont non seulement amélioré les levés hydrographiques, mais ont également été précieux pour l’industrie du transport maritime en permettant de gagner du temps sur les sondages de ligne. Ses instruments ont aidé à délimiter une grande partie du plateau et du talus continentaux des États-Unis et de ses territoires ainsi qu’une grande partie de la mer profonde, en particulier le nord-est de l’océan Pacifique, le plateau et le talus médio-atlantiques et le golfe du Mexique. 
http://bloggersatro.blogspot.com/2014/04/this-day-in-science-history-24th-april.html
https://wwz.ifremer.fr/grands_fonds/Les-moyens/Les-equipements/Les-sondeurs
https://oceanexplorer.noaa.gov/history/docs/echo-sounding.html
https://bragsocial.com/history/history-of-april-24/