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7 mars 2009 6 07 /03 /mars /2009 10:45

 

  
Voilà, c'était cette nuit (samedi 7 mars 2009 au matin), Kepler a décollé avec succès.

Nous vous tiendrons au courant pour savoir si son telescope de 95 cm de diamètre et les 95 millions de pixels de sa caméra réussiront à découvrir de nouvelles (et petites) planètes

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6 mars 2009 5 06 /03 /mars /2009 12:45



   Cette nuit, un peu avant 5 heures du matin, (heure française) la Nasa  procédera au lancement de la sonde Kepler.

   Cette sonde est destinée à découvrir de nouvelles planètes extra-solaires. On espère en particulier mettre en évidence des corps de taille plus petite que ceux qui ont été étudiés jusqu'à présent.



   350 planètes extra-solaires ont été découvertes jusqu'alors, en général plus massives et plus proches de leur étoiles que la Terre.
   Les méthodes employées favorisent ce type de découvertes et on ne peut donc être certain du caractère représentatif de ces configurations. Rappelons qu'on détermine  par mesure du décalage  doppler la vitesse de déplacement de l'étoile sous l'action gravitationnelle de sa planète. Plus cette dernière est massive et proche de son étoile plus le décalage est important et facile à mettre en évidence.
La quasi totalité des planètes extra-solaires découvertes l'ont été selon ce procédé.
   Kepler, au contraire, utilisera la méthode des transits (éclipse partielles). 
   Elle mesurera l'affaiblissement de l'éclat de l'étoile lors du passage entre elle et nous. Bien sûr cette méthode ne fonctionne que si le plan de révolution planétaire se situe juste dans notre axe de visée. Mais cette (forte) restriction est compensée par la possibilité de mettre en évidence des astres beaucoup plus petits que ceux qu'autorise à découvrir le méthode habituelle. Cela permet également de connaître le diamètre de la planète et donc en le comparant à sa masse de se faire une idée de sa densité et donc de sa composition.
   On devrait avoir ainsi une meilleure image des systèmes extra-solaires et pouvoir s'abstraire du biais statistique évoqué.
   Kepler scrutera de façon suivie environ 100 000 étoiles au cours d'une mission de trois ans et demi.

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22 février 2009 7 22 /02 /février /2009 13:21

   
    Depuis quelques années plusieurs mouvements se soucient de lutter contre la prolifération des éclairages.
    Associées à la pollution, toutes ces lumières rendent l'observation du ciel de plus en plus difficile. Aujourd'hui, la plupart d'entre nous vivent dans un environnement où les étoiles ne sont plus qu'un lointain souvenir.
    Au-delà de notre intérêt pour l'astronomie, retrouver l'alternance jour-nuit et  ne pas vivre constamment dans un environnement artificiellement lumineux serait une façon de nous réconcilier avec le monde.
    Pour les animaux et les plantes aussi, les bouleversements du cycle naturel de luminosité posent de nombreux problèmes.
    Si vous souhaitez vous associer à ce combat, vous pouvez signer  la pétition mise en ligne par l'Association pour la Protection du Ciel et de l'Environnement Nocturne sur le site:
                             http://www.astrotophe.fr.nf/petition/
 

    Par ailleurs,  Science et Vie publie dans sa derniere édition (n°1098, mars 2009) un article sur ce thème sur les différentes mesures déja prises à travers le monde.

 

 

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13 janvier 2009 2 13 /01 /janvier /2009 10:55

Presque inconnu il y a encore dix ou vingt ans, l’effet de serre, est devenu le héros des temps modernes… mais aussi le diable en personne. Lutter ou seulement prétendre lutter contre lui  est devenu gage de respectabilité. Mais qui est donc cet adversaire et quel est son étrange pouvoir ?

Au premier abord, et si l’on en croit les grands médias, l’effet de serre est ce  qui, au moyen du CO2, va bouleverser le climat, occire les ours blancs, assécher nos rivières, transformer nos vertes forêts en Sahara et faire de notre belle planète une seconde Vénus.

Pourtant, si l’on va un peu plus loin, l’effet de serre est au contraire ce mécanisme merveilleux qui adoucit les températures et qui, en maintenant durablement l’eau sous sa forme liquide, permet à la vie d’exister.

Si enfin, on pousse encore la curiosité, on découvre alors un phénomène complexe, essentiel à l’équilibre du climat (1) et auquel on peut attribuer un réchauffement d’une bonne trentaine de degrés. On découvre également que le CO2 n’est pas le seul GES (Gaz à Effet de Serre). Il n’est même pas le principal puisque la bien inoffensive vapeur d’eau lui dame le pion (notes 2, 3 et 4).

Nous ne reviendrons ni sur la description des principes généraux, ils sont déjà largement médiatisés ni non plus les détails, car il s’agit cette fois d’une affaire extrêmement compliquée. Déterminer pourquoi une molécule plutôt qu’une autre entre en résonance sous l’action d’un rayonnement de telle ou telle longueur d’onde relève d’un cours de physique de haut niveau. Sachez simplement que par cette interaction, les molécules absorbent l’énergie du rayonnement et en bloquent la progression

Je vous propose  seulement de  déterminer l’ampleur de ce réchauffement et de comprendre pourquoi on parle  d’une trentaine de degrés ?

    Voici les principes et les données nécessaires à notre calcul : 

-   La Terre est en équilibre thermique.

C’est à dire que sur une période courte (quelques jours par exemple) elle ne se refroidit ni ne se réchauffe (même le célèbre réchauffement climatique est absolument négligeable à ces échelles de temps). Or, comme notre planète n’est en contact matériel avec rien, elle ne peut se réchauffer ou se refroidir par conduction ou par convexion et n’a d’autre solution pour modifier sa température que d’échanger du rayonnement avec l’extérieur.
Donc, si elle est en équilibre thermique cela équivaut à affirmer que le rayonnement qu’elle reçoit de l’espace (du soleil en l’occurrence) est strictement égal au rayonnement qu’elle émet vers les cieux. Cette égalité constituera la cheville ouvrière de notre raisonnement.


Nous considérerons la Terre comme un Corps noir

Il s’agit là d’une forte  approximation et en réalité c’est loin d'être le cas, mais nous pouvons la tenir pour vraie si nous prenons soin, lors de nos calculs de prendre en compte l' albédo et de soustraire au rayonnement reçu la part directement renvoyée par réflexion (proportion évaluée à 30 % de l’énergie incidente).
Rappelons à cette occasion qu’un corps noir est un corps qui ne reflète aucun rayonnement (c’est pour cela qu’il est noir). Ainsi la lumière (c’est à dire, le rayonnement) que nous en recevons ne dépend que de sa seule température (sa composition qui influencerait le reflet n’intervient pas puisque justement, il n’y a aucun reflet).

Il existe un lien donné par la formule dite de Stephan entre la température d’un corps noir et le rayonnement émis.

Ce lien s'écrit :

 

L =  s s T 4  

L Etant la puissance (Luminosité) exprimée en watts (w).

T Etant la Température exprimée en degrés Kelvin (K).

 étant la constante de Stephan qui vaut 5,67x 10-8  w m2 K-4

S Etant la surface du corps exprimée en mètres carrés.
 Ici S sera égal à 1 car nous ferons le calcul pour un mètre carré (m2) ce qui simplifiera la question sans rien changer quant au fond.

 

Voici la démarche. 

  • A partir de la constante solaire (voir l’article Puissant Soleil) nous déterminerons la quantité de rayonnement reçu par chaque mètre carré de la Terre.  
  • De l’égalité entre rayonnement émis et rayonnement reçu nous déduirons la quantité de rayonnement émis. 
  • Par la constante de Stephan nous déterminerons la température que devrait avoir la Terre considérée en équilibre thermique compte tenu de l’énergie qu’elle émet.
  • L’effet de serre sera considéré comme l’excès de température entre la valeur théorique calculée précédemment et la valeur effectivement constatée (environ 15 C° soit 288 K).

 

Détermination du Rayonnement reçu par la Terre.

 

Au niveau de l’orbite terrestre (à environ 150 millions de km de notre étoile donc), chaque mètre carré placé perpendiculairement au Soleil reçoit un rayonnement d’une puissance de 1 368 watts, c’est la constante solaire.

Chacun des mètres carrés de la surface terrestre ne reçoit cependant que le quart de ce rayonnement. En effet, la Terre n’intercepte les rayons solaires que sur une surface égale à un disque de même diamètre qu’elle. Or la surface d’un disque (formule : Pi R2) est égale au quart de la surface d'une sphère de même taille (formule : 4 Pi R2).

Cela s’explique simplement.

. D’une part une moitié de la sphère est dans l’ombre car il fait nuit 50 % du temps et il faut donc diviser une première fois par deux le rayonnement reçu.

. D’autre part, la demi-sphère faisant face au Soleil étant bombée, sa surface est deux fois plus importante que celle du disque correspondant. Cela divise encore par deux le rayonnement reçu par unité de surface.

Cette double division par deux justifie la division du rayonnement reçu par un facteur 4.

Hors atmosphère, la surface de la Terre serait donc, toutes longueurs d’ondes confondues, soumise à un rayonnement de 1 368 w / 4  soit : 342 watts.

Cependant l’atmosphère et en particulier les nuages interceptent une bonne partie de ce rayonnement et le renvoie dans l’espace. La surface elle-même du sol est partiellement réfléchissante.

C’est ce qu’on appelle l’albédo. Pour la Terre il est estimé à 30 %. Le rayonnement effectivement reçu par la surface terrestre (et gardé pour son propre réchauffement) est donc égal à 70 % de 342 watts soit 342 watts x 0,7 = 239 watts.

 

Détermination du rayonnement émis par la Terre

Par l’égalité entre rayonnement reçu et rayonnement émis la Terre émet un rayonnement d’une puissance de 239 w.m2

 

Détermination de la température théorique de la Terre.

Il s’agit de déterminer la température théorique d’un corps qui émet 239 watts par mètre carré.

 

Appliquons la formule de Stephan :   L = s s T 4
 

          Remplaçons :
          L par sa valeur : 239 w.m2,
          La surface S par 1 pour un  calcul sur 1 m2     
          La constante de Stephan  par  sa valeur soit : 5,67 x 10-8 m2 K-4 


          Nous obtenons :

 

                239 w m2 =   5,67 x 10–8 w m2 K-4 x 1 x T4

           On, voit que seule la température (T) reste non définie, c’est l’inconnue qu’il faut trouver en résolvant cette équation.

                    T4 = 239 w m2 / 5,67 x 10-8 w m2 K-4

            En simplifiant les unités , c'est à dire en supprimant w et m2  en même temps au numérateur et au dénominateur.

 

                      T4 = 239 / 5.67 x 10–8 K-4

           T4 = 239 x 1,76 x 107 K4

           T4 = 4,22 x 109 K4

  Soit en prenant la racine quatrième de ce  nombre :

           T = 255 K soit  – 18 C° (5)

  
 

Détermination de l’impact de l’effet de Serre

 

La température moyenne de la planète est aujourd'hui évaluée à 15 C° soit à 288 K.
 

Le surplus par rapport à la température calculée ci dessus est donc de :

                        288 K – 255 K = 33 degrés
 

Compte tenu des simplifications retenues dans ce calcul nous arrondirons à  un peu plus de 30 degrés ".

Ce gain est donc extrêmement sensible et change complètement les conditions de la vie terrestre. Il reste toutefois bien modeste par rapport à ce qu’on observe sur Vénus où l’excès de température est évaluée à environ 480 degrés. La température de surface de vénus est d’environ 460 C° pour un équilibre à – 20 C° sans ce mécanisme. L’atmosphère de Vénus particulièrement dense et constituée presque exclusivement de CO2 explique l’ampleur du phénomène. Il est également remarquable que sur cette planète la température d’équilibre (-20 C°) est proche de celle de la Terre alors que Vénus est plus près du Soleil et reçoit deux fois plus de lumière par unité de surface. Il se trouve que les nuages très épais bloquent le rayonnement qui ne peut ainsi atteindre le sol.

 

Remarques


Ce petit calcul à juste une vocation pédagogique. Il vise à donner l’ordre de grandeur du réchauffement dû à l’effet de serre ainsi qu’à se faire une idée de la méthode. Si le résultat est tout à fait conforme à ce qu’admettent aujourd’hui les scientifiques, il convient de souligner les quelques simplifications dont nous nous sommes ici accommodés.
 

  • L’albédo est évalué à 30 % C’est là une valeur imprécise. De plus il n’est pas identique pour toutes les longueurs d’ondes alors que nous l’avons supposé tel dans le calcul.
     
  • Nous n'avons pas ici évoqué les interactions entre le sol et l'atmosphère ni entre les océans et l'atmosphère. Il aurait fallu prendre en compte les très complexes mécanismes de chauffage de celle-ci par les sols et ainsi  que par la condensation des eaux océaniques évaporées. Toutefois, cela ne modifierait pas les  résultats. En effet vis à vis de l'espace, sol, océans et atmosphère constituent bien un tout qui n'échange de l'énergie que via le rayonnement.

D’autres explications.

 

Vous trouverez d’intéressantes explications sur l’effet de serres parmi les sites suivants

 -   
Manicore de Monsieur  Jean-Marc Jancovici. (le site a été renommé)
 -   
Sagascience
(dossiers du net) avec un article de Madame
     Marie-Antoinette Mélières.
 -   
Wikipédia (Effet de Serre)

____________________________________________________________________________

(1)  On dit parfois que toute la physique du monde est contenue dans le simple craquement d’une allumette. Chacun a pu vérifier cette assertion en constatant que les questions d’enfants génèrent toute une ribambelle de " pourquoi " en forme de poupées russes et que l’art d’un parent consiste à savoir y mettre un terme de la façon la plus habile et la moins voyante.
 (2)   La vapeur d’eau représente un peu moins de 1 % de la masse de l’atmosphère. C’est en terme de quantité et, d’effet global, le plus important des gaz à effet de serre. Toutefois sa proportion est variable selon les lieux et le temps. D’autre part, les effets des modifications introduites par l’homme sur la quantité de vapeur d’eau présente dans l’atmosphère ne font pas encore l’unanimité. Le fait que ce gaz nous apparaît très naturel et très inoffensif explique peut-être que l’on en parle si peu.
(3)   Les molécules ayant, compte tenu des quantités présentes dans l’atmosphère terrestre le plus grand effet de blocage des rayonnements infrarouges émis par la Terre et tentant de retourner dans l’espace sont par ordre d’importance : La vapeur d’eau : H2O, le gaz carbonique ou dioxyde de carbone : CO2 et le méthane : CH4.
 (4)   Il est extrêmement difficile de dire pour une quantité donnée dans quelle proportion exacte un corps est un gaz à effet de serre plus efficace qu’un autre. En effet si à un instant donné la chose est claire, le méthane est plus puissant que le gaz carbonique qui l’est lui-même plus que la vapeur d’eau, ces différents composants n’ont pas la même persistance dans l’atmosphère. Ainsi, une molécule de méthane reste en moyenne 10 ans avant de se transformer en gaz carbonique et les molécules de ce dernier persistent  en moyenne un peu plus de 100 ans. Aussi déterminer l’impact exact de chacun de ces composants dépend du terme auquel on raisonne, et ne se peut se réduire à une réponse unique. Sur l'efficacité des différents gaz à effet de serre, consultez l'article du site manicore. 
 (5)  La différence entre les degrés Kelvin (K) et les degrés Centigrades (C°) réside seulement dans le point d’origine :
- le zéro absolu pour les degrés Kelvin  situé à - 273,15
- le point de congélation de l'eau pour les degrés Centigrades situé à + 273, 15 K.
On passe donc de la première échelle à la seconde en soustrayant ces 273,15 degrés. Au niveau du zéro absolu (0 K donc) il n’y plus de mouvement dans la matière, tout est figé.

 

 

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27 décembre 2008 6 27 /12 /décembre /2008 11:38

 

   Bien que loin de la volonté politique et de l’enthousiasme des années 1960, Constellation, le programme américain de retour sur la Lune se précise peu à peu.  Constellation ressemble bigrement à Apollo en à peine plus grand. Les procédures sont presque identiques et les vaisseaux très proches dans leur aspect comme dans leurs dimensions.

 


Orion (module de commande)

Le module de commande, dans lequel voyageront les astronautes, c’est à dire l’équivalent de la capsule Apollo s’appellera Orion, une maquette très élaborée en a déjà été construite. Il sera légèrement plus vaste qu’Apollo et devrait héberger quatre astronautes au lieu de trois.

 

Ares 5 (fusée de lancement du module lunaire et de propulsion vers la lune)


La fusée géante qui emmènera l’ensemble vers la Lune, l’équivalent de Saturne 5 se nommera  Ares 5 (même le chiffre 5 a été gardé). Ses capacités récemment réévaluées seront légèrement supérieures à celle de sa devantière ; on parle de près de 190 tonnes en orbite basse et de 70 tonnes en orbite de transfert vers la Lune contre respectivement 137 et 47 tonnes pour Saturne 5.  La masse des deux lanceurs est comparable, environ 3000 tonnes au décollage. Pour l'essentiel, Ares 5 sera développée à partir d’éléments agrandis du système de propulsion de la navette spatiale (deux propulseurs à poudre, les boosters et un énorme réservoir central alimentant un moteur à hydrogène et oxygène liquide). Ares 5 enfin, pourrait être utilisée pour mettre en orbite des éléments lourds d’une future station spatiale. De la même façon le dernier exemplaire de Saturne 5 avait satellisé la station Skylab dont la masse, 90 tonnes, était largement supérieure à celle des plus gros éléments de l’actuelle ISS (de 20 à 25 tonnes).

 

Ares 1 (fusée de lancement d’Orion)

Les astronautes décolleront indépendamment dans leur vaisseau Orion propulsé par une fusée Ares 1 aujourd'hui en cours de développement. Un rendez vous spatial en orbite terrestre leur permettra de rejoindre les autres modules avant le véritable départ  pour la Lune. En cela, les missions qui nécessiteront deux lanceurs seront un peu plus complexes et sans doute plus coûteuses.

 

Altaïr (module lunaire)


  Tous les membres de l’équipage devraient se poser sur notre satellite (alors que dans Apollo l’un des trois restait en orbite lunaire dans le module de commande). Le module de descente, Altaïr, l’équivalent du célèbre Eagle (1) de la mission Apollo 11 possédera comme Eagle une partie réservée à l’atterrissage qui restera sur la Lune et une partie d’habitation qui ramènera les hommes vers Orion. Pour le retour, le rendez-vous en orbite lunaire entre Orion et  la partie habitée d'Altaïr restera une phase spectaculaire et délicate dont l’échec serait dramatique. Il en était de même au cours des missions Apollo, mais il y avait alors quelqu’un aux commandes de chacun des deux éléments.

  Ces nouveaux vaisseaux devraient autoriser des séjours un peu plus longs sur notre satellite. On pourra ainsi  mener des recherches  plus élaborées et collecter plus  d’échantillons.

 

Quel est exactement l’objectif de Constellation ?

  Sur ce point  les choses sont un peu floues. 

  S'agit-il simplement de retourner sur la Lune pour mieux la connaître ?
  Est-ce pour marquer les esprits ? Pour garder  aux Etats Unis une compétence et une avance certaine en aéronautique, la station spatiale ne faisant plus guère illusion ? 
  Certains imaginent que Constellation pourrait servir à préparer de futures missions habitées sur Mars. 
Je suis assez pessimiste  sur cette  éventualité, et ce pour deux raisons.

  Un débarquement sur Mars nécessite une rupture technologique. Avec nos moyens actuels, le voyage (3 ans tout compris) est trop long et concrètement irréalisable (voir note 2). Or, de rupture il n’y a pas eu. Nous ne faisons pas mieux en terme de propulsion qu’il y a 40 ans.
  La vitesse d’éjection des gaz, élément déterminant de l’efficacité des fusées, reste quasi stationnaire puisqu'on utilise les mêmes ergols. Déjà Saturne 5 possédait deux étages à hydrogène-oxygène, l’un des plus efficaces parmi les couples carburants-comburant.
Là aussi, nul n'a trouvé mieux même si les gros boosters quoi que moins performants en terme de vitesse d'éjection permettent par leur débit de s'arracher plus vite du sol et réduisent le temps où il faut lutter d'abord contre la gravité (c'est cela qui permet à Ares 5 malgré une masse comparable à Saturne 5 d'être légèrement plus performante).

  Nous ne ferons pas mieux non plus en terme de fiabilité puisque la fusée Saturne 5 à déjà connu eu un taux de réussite de 100 %.

  Seule  l’électronique a réellement progressé.  Cependant, ce n’est pas l’électronique qui assure la propulsion, or là se situe le cœur du problème et permettrait de réduire la durée du voyage. 

  En deuxième lieu, les années 2050 risquent d’être très critiques pour la planète. La démographie, l'énergie, le climat, l'écologie en général constitueront des problèmes très difficiles. Notre principale source d’énergie, le pétrole, sera presque épuisée et  les probables soubresauts qui en résulteront pourraient détourner  l’humanité de ce genres d’objectifs.

 

  Autre éléments d'incertitude : Les dates, on parle de 2014 pour le premier vol habité de la capsule Orion et d’avant 2020 pour le premier alunissage mais ces échéances restent à confirmer.
  Quant au nombre de missions et aux travaux réellement décidés :  La Nasa est discrète sur le sujet sans doute tout n'est-il pas encore défini.

 

1  Ce choix des noms est un clin d’œil, Altaïr est l’étoile la plus brillante de la constellation de l’Aigle (Eagle en américain).

2 Je dois admettre sur ce point un désaccord avec la plus grande part de ce qu’on peut lire sur le sujet. Souvent seule la volonté politique est mise en cause, beaucoup de commentateurs pensent que nous avons d'ores et déja les moyens techniques d'aller sur Mars. Je ne partage absolument pas ce point de vue. Mars, à mon sens, nous est encore techniquement inaccessible, aucun progrès majeur, en particulier en matière de propulsion, n'ayant été réalisé depuis les missions Apollo.

Nb :Toutes les photos proviennent de la Nasa (National Aeronautic and Space Administration)
  Le schéma des fusées a été repris sur Wikipédia.


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24 décembre 2008 3 24 /12 /décembre /2008 12:51
Très heureux Noël à tous.......

                                 Avec beaucoup d'étoiles !

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20 décembre 2008 6 20 /12 /décembre /2008 21:52

L'année 2009 sera l'année mondiale de l'astronomie. De  nombreuses manifestations seront organisées à cette occasion.
Vous trouverez toutes les informations sur le site spécialement consacré à l'évenement. www.astronomy2009.fr


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1 décembre 2008 1 01 /12 /décembre /2008 13:59

 

 

Nous avons vu dans un article précédent que la combustion du charbon ne pouvait être à l’origine de l’énergie solaire. La masse entière du soleil ne lui autoriserait pas plus de 5 000 ans d’existence.

Une autre hypothèse a été envisagée pour expliquer le formidable rayonnement de notre étoile : la contraction gravitationnelle. Si cette éventualité a été balayée par la découverte de la fusion nucléaire dans les années 1930, ce n’était pas pour autant une idée farfelue.

 

De quoi s’agissait-il  ?

 

Lorsque deux corps sont séparés dans l’espace (même si ce sont deux atomes appartenant à un même ensemble comme un astre), la gravitation tend à les rapprocher. Il y a là ce qu’on appelle une source d’énergie potentielle ou gravitationnelle. Donc, si un astre tend à rétrécir, à se concentrer, c’est à dire à rapprocher ses constituants de son centre de gravité il diminue son énergie potentielle. Mais, bien sûr, cette énergie ne se perd pas elle se transforme en chaleur et cette chaleur est à l’origine d’un rayonnement.

Il est parfois possible de récupérer cette énergie en entravant ce mouvement. Sur Terre, le mode de récupération le plus célèbre est l’hydroélectricité. On emprunte de l’énergie au mouvement de l’eau qui, obéissant à la gravitation, tend à se rapprocher du centre de la Terre pour la transformer en rotation d’une turbine et enfin en électricité. Notons qu’il ne s’agit là, in fine, que de récupérer de l’énergie solaire puisque c’est le rayonnement du Soleil qui a préalablement fait monter cette eau en altitude par évaporation des océans.

 

Ce mécanisme est à l’œuvre dans les étoiles en formation.

La contraction du gaz (via la gravitation) chauffe l’astre et avant même que le cœur n’atteignent les températures nécessaires à la mise en route des réactions nucléaires (environ 10 millions de degrés) elle permet à la jeune étoile d’atteindre en surface les 3000, 5000, 6000 K ou plus qui sont largement suffisants pour la faire briller.

Rappelons que c'est la température de surface multipliée par la taille de cette surface qui détermine la puissance de l’étoile c’est à dire son rayonnement (quantité et longueur d’onde) et cela, quelle que soit l’origine de cette température. Elle n’a en soi nul besoin d’être nucléaire.

 


L’énergie gravitationnelle (notée Eg) c’est à dire l’énergie susceptible d’être émise par un corps sphérique de rayon R jusqu’à (et du fait de) son effondrement en un point est donné par la formule :

 

Eg = 3GM2/ 5R   (en joules c’est à dire en kg m2 s-2)

G est la constante de gravitation et vaut 6,67 x 10-11 m3 kg-1s-2

R est le rayon de la sphère en mètres : 7 x 108 mètres pour le Soleil

M est la masse en kilogrammes 2 x 1030 kilogrammes pour le Soleil

 

En l’appliquant au Soleil, nous obtenons :

 

Eg (Soleil) = ( 3 x 6,67 x 10–11 kg-1 m3 s-2) x ( 2 x 1030 kg)2 / ( 5 x 7 x 108 m)

Eg (Soleil) = ( 2 x 10-10 kg-1m3 s-2) x ( 4 x 1060 kg2 ) / ( 3,5 x 109 m )

Eg (Soleil) = ( 8 x 1050 kg-1 kg2 m3 s-2) / ( 3,5 x 109 m)

Eg (Soleil) = ( 2,29 x 1050 x 10–9 kg–1 kg2 m3 m-1s-2)

Eg (Soleil) = 2,29 x 10 41 kg m2 s-2 c’est à dire :

 

Eg (du Soleil) = 2,29 x 1041 joules

 

Ceci constitue donc la réserve d’énergie gravitationnelle de notre étoile.

 

Combien de temps le Soleil pourrait-il briller à son niveau actuel de rayonnement en consommant cette réserve ?

 

La puissance du Soleil est de 3,84 x 1026 watts (voir l’article " Puissant Soleil "). Cela signifie que chaque seconde, notre étoile émet une énergie de 3,84 x 1026 joules (par la définition même du joule qui correspond à l’énergie produite par une puissance de un watt appliquée pendant une seconde : 1 joule = 1 watt.seconde).

 

La durée de vie du Soleil (en secondes) est donc égale au ratio de sa réserve en joules (c’est à dire en watt.seconde) par sa consommation de joules par seconde (c’est à dire sa puissance en watts) soit :

 

2,29 x 1041 watts.sec / 3,84 x 1026 watts = 5,96 x 1014 secondes

 

Une année comportant environ 3,16 x 107 secondes (note1), cela représente :

 

(5,96 x 1014 sec) /( 3,16 x 107 sec.ans-1) = 1,89 x 107 années

 

Soit un peu moins de 20 millions d’années.

 

Tout comme le charbon donc, la gravitation se révèle incapable d’expliquer la durée de vie du Soleil (estimée à 10 milliards d’années dont la moitié environ se trouve déjà derrière nous).

 

Cette source d’énergie est quand même potentiellement beaucoup plus importante que le charbon. 20 millions d’années représentent 4 000 fois les 5 000 ans évoqués dans l’article précédent.

 

Toutefois, de même que les 5 000 ans trouvés pour le charbon étaient surestimés parce que le Soleil ne pouvait être uniquement constitué de charbon (il lui faudrait aussi de l’oxygène pour assurer la combustion), l’écroulement gravitationnel du soleil ne peut être envisagé jusqu’à réduire l’étoile en un point. Elle se transformerait en trou noir. Rien n’indique non plus que le dégagement d’énergie aurait, dans ce cadre, cette belle régularité qui assure à notre planète un climat relativement stable tout au long de son existence (stabilité au regard de la large gamme de températures que l'on trouve dans l’Univers).

 

La gravitation joue quand même un rôle prépondérant dans les étoiles. C’est elle qui maintient confinée la matière et permet à celle ci de fusionner. Ce n’est pas rien, le confinement est une des principales difficultés que rencontrent sur Terre les scientifiques qui essayent de mettre au point des réacteurs à fusion.

 

(1) L’année tropique qui règle notre calendrier et gouverne le retour des saisons vaut 365,2422 jours soit 365 jours 5 heures 48 minutes et 46 secondes soit encore 31 556 926 secondes. Elle est légèrement plus courte que l’année sidérale (Révolution de la Terre autour du Soleil par rapport aux étoiles fixes (365,2564 jours) et que l’année anomalistique (intervalle entre deux passages au périhélie ): 365,2596 jours.

 La précession des équinoxes (liée au mouvement de toupie de l’axe de rotation de la Terre) et l’avance du périhélie (liée à la rotation du grand axe de l’ellipse de révolution) justifient les différences entres les durées de ces années.

 

Ps.  Ce genre de petit calcul est assez simple mais attention cependant à la manipulation des unités.


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29 novembre 2008 6 29 /11 /novembre /2008 11:32

A l'issue de la  mission STS 126, la navette Endeavour (Effort !)  devrait atterrir au centre spatial Kennedy demain dimanche 30 novembre vers 19 H 19 heure française. Elle bouclera ainsi sa 248ème orbite (249ème en cas de problème de dernière minute.)

Le décrochage, suite au premier freinage, l'entrée dans l'atmosphère et le suivi de la trajectoire finale jusqu'à l'atterrissage proprement dit constituent  toujours des opérations impressionnantes.

 

Vous pouvez les suivre depuis la salle du centre de contrôle de la nasa sur la chaîne de télévision:

www.nasa.gov/multimedia/nasatv/index.html

 

Vous trouverez également de nombreuses informations sur les procédures d'atterrissage et de désorbitation sur le site.

 

www.nasa.gov/mission_pages/shuttle/shuttlemissions/sts126/news/dol_pad_faq.html

 

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28 novembre 2008 5 28 /11 /novembre /2008 20:19

Les fragments d'une importante météorite tombée au Canada la semaine dernière viendraient d'être découverts près de la rivière Battle.

L'entrée dans l'atmosphère  de ce corps estimé à une dizaine de tonnes, ce qui est déja conséquent, avait brillament  illuminé le ciel. Elle avait été aperçue et même filmée par plusieurs témoins.

 

Ci dessous le résultat spectaculaire  de la chute d'une autre météorite beaucoup plus grande et aussi beaucoup plus ancienne, le fameux et splendide cratère du Manicouagan, également au Canada.

 

 

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