Pourquoi l’Etna fume-t-il la pipe? // Why does Mount Etna smoke the pipe?

   Les anneaux de fumée ne sont pas des phénomènes exceptionnels. Des fumeurs peuvent les provoquer en positionnant leurs lèvres et en exhalant la fumée de cigarette d’une certaine manière. Ces ronds apparaissent souvent autour des pots d’échappement des voitures ou autour de la bouche des canons, en particulier dans les bandes dessinées.

Dans son ouvrage Sur l’Etna auquel je faisais référence en indiquant que le volcan « fumait la pipe », Haroun Tazieff écrivait en 1991 que « ces ronds de fumée sont provoqués par la convection des gaz lancés à grande vitesse par l’orifice circulaire de la bouche ». Quelques années plus tard, je fus moi-même témoin du phénomène sur l’Etna (voir photos ci-dessous). Dans un échange de correspondance avec le célèbre volcanologue, j’écrivais que « l’expulsion centrale plaquerait les gaz sur la paroi de la bouche où ils s’enrouleraient sur eux-mêmes pour finir par sortir en anneau, étant donné la forme de l’ouverture ». H.. Tazieff me répondit – croquis de sa main à l’appui – que sa propre explication des anneaux était proche de la mienne. « La différence tient essentiellement dans la coupe de la bouche, ce qui, au moment de la bouffée, crée un excès de gaz (diamètre large sous l’évent, diamètre faible de l’évent lui-même) avec, naturellement, accélération des gaz dans la partie centrale et freinage au contact des parois tout autour, d’où ‘enroulement’ des gaz à la périphérie de l’ensemble ».

Les scientifiques expliquent que, pour obtenir un rond, il faut deux conditions initiales : de la fumée et une vitesse de départ. Dans le cas du volcan, ce sont les fumerolles et l’air chaud ascendant émis par une bouche qui sont susceptibles de générer les anneaux. Mais tous les jets de fumée ne donnent pas des ronds ! Un rond de fumée ne peut s’obtenir que si le jet est discontinu. Il se forme alors autour d’un cœur autour duquel le fluide tourne. Chaque partie de l’anneau est soumise à la vitesse induite des autres parties : la moitié droite de l’anneau tourne dans le sens des aiguilles d’une montre, et la moitié gauche dans le sens inverse.

L’anneau ne peut donc pas rester immobile : il est en mouvement permanent par rapport au fluide qui l’entoure. C’est ainsi qu’un anneau ne reste pas immobile au-dessus de l’Etna ; il s’en éloigne inexorablement…

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   Smoke rings are not exceptional phenomena. Smokers can cause them positioning their lips and exhaling cigarette smoke in a certain way. These rings often appear around the exhausts of cars or around the mouths of cannons, especially in comics.

In his book On Etna which I referred to, indicating that the volcano was « smoking a pipe » Haroun Tazieff wrote in 1991 that « the smoke rings are caused by the convection of gases emitted at high speed by the circular orifice of the vent.  » A few years later, I myself could observe the phenomenon on Mount Etna (see photos below). In a letter to the famous volcanologist, I wrote that « the central expulsion seemed to push the gases on the wall of the vent where they roll up on themselves and eventually ring out, given the shape of the opening.  » H.. Tazieff replied – with a sketch of his hand to support his point of view – that his own explanation for the rings was close to mine. « The difference is in the shape of the vent which, at the time of the expulsion, creates an excess of gas (large diameter below the vent, small diameter of the vent itself) with naturally accelerates the gases in the central part and brakes them at the contact with the walls all around, hence a ‘winding’of the gases at the periphery. »

Scientists explain that getting a ring requires two initial conditions: smoke and speed at the start. In the case of the volcano, it is the fumaroles and the rising hot air that is emitted by a vent that are likely to generate the rings. But all the jets do not become smoke rings! A smoke ring can only be achieved if the jet is discontinuous. It is formed around a core around which the fluid rotates. Each part of the ring is subject to the induced velocity of the other parties: the right half of the ring rotates clockwise, and the left half in the opposite direction.

Thus, the ring cannot stay still: it is in constant motion relative to the fluid that surrounds it. Thus, a ring does not stand still above Mount Etna; it inexorably moves away …

Expulsion d’un anneau…

L’anneau semble flotter dans le ciel sicilien….

(Photos: C. Grandpey)