Un voilier, ça avance parce que le vent pousse dans les voiles.
Logique imparable. Et de cette logique découle une certitude tranquille : un bateau ne peut pas dépasser le vent qui le pousse, pas plus qu'un ballon de plage ne distance la brise qui le fait rouler sur le sable.

Sauf que c'est faux. Les meilleurs voiliers de course filent à deux, trois, parfois cinq fois la vitesse du vent. Sorcellerie ? Mouvement perpétuel ? Pas du tout : juste un peu de physique mal racontée.

Commençons par vous donner raison. Si vous naviguez vent arrière, le souffle pile dans le dos et la voile tendue comme un parachute, alors oui, vous êtes coincé. La voile ne ressent que la différence entre la vitesse du vent et la vôtre : plus vous accélérez, moins le vent vous rattrape, et le moment où vous atteignez sa vitesse, il n'y a plus le moindre souffle sur la toile. Plus de poussée, plus d'accélération. Comme une feuille morte emportée par la bourrasque, vous ne ferez jamais mieux que le vent lui-même.

Le secret, c'est de ne pas aller dans le sens du vent. Tournez le nez du bateau en travers, et tout change. La voile cesse de se comporter comme un parachute qui encaisse un coup : creusée par l'air, elle devient une aile. Le vent qui la contourne y crée une force de portance, exactement comme sous l'aile d'un avion(1). À ceci près qu'ici, la portance ne tire pas vers le haut, mais vers l'avant et le côté.
« Vers le côté ? Mais alors le bateau part en crabe ! » Bien vu. C'est là qu'intervient la quille (ou la dérive), cette grande lame sous la coque : elle s'oppose au glissement latéral comme un rail retient un wagon. Sur les deux composantes de la force, l'eau n'en laisse donc passer qu'une seule : celle qui pousse vers l'avant.

Et voici le coup de génie : en avançant, le bateau fabrique son propre vent, celui que vous sentez à vélo dans un air parfaitement immobile. Ce vent-là s'additionne au vrai : les marins appellent cette somme le vent apparent. Plus le bateau accélère, plus ce vent apparent forcit et bascule vers l'avant ; donc plus l'aile-voile génère de portance ; donc plus le bateau accélère encore. Un cercle vertueux qui ne s'interrompt que lorsque la résistance de l'eau finit par équilibrer la poussée. Et rien n'oblige cet équilibre à se trouver en deçà de la vitesse du vrai vent.

Pas de magie pour autant, ni de mouvement perpétuel : il existe bien une loi de conservation de l'énergie, mais aucune loi de conservation de la vitesse(2).
Jusqu'où peut-on aller ? Tout est affaire de frottements. Sur l'eau, le détenteur du record absolu, le Vestas Sailrocket 2 de Paul Larsen, a dépassé en 2012 les 121 km/h dans une brise d'environ 46 km/h, soit près de trois fois le vent. Mais les vrais champions sont les chars à glace : posés sur des patins qui ne frottent presque pas, ils filent couramment à quatre ou cinq fois la vitesse du vent, et jusqu'à dix fois par souffle léger. Pensez à respecter vos distances de sécurité !

  1. (1) ↑ C'est rigoureusement la même physique : nous avons déjà expliqué comment un avion tient en l'air.
  2. (2) ↑ Le bateau ne crée rien ; il prélève de l'énergie au vent.