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La Terre n’est pas ronde...

... et autres brèves de cosmologie, astronomie, physique quantique.

- La Terre n’est pas ronde

Nous ne vivons pas sur une planète ronde, mais sur un patatoïde bosselé, qui laisse bouche bée tous ceux qui se retrouvent nez à nez avec son image. Un creux au large de l’Amérique du Sud, une bosse au-dessus de l’Australie et quelques bourrelets par-ci par-là. Cette difformité échappe au voyageur qui arpente la planète et à l’astronaute qui voit la bille bleue dans son cocon de gaz, mais vient fausser une foule de mesures : celles des courants océaniques, des mouvements de la croûte terrestre... D’où l’importance de la mission Goce, un satellite qui doit décoller dans les semaines à venir, restera en orbite pendant vingt mois, et permettra d’affiner la forme de notre planète. Comment ? En mesurant le champ de pesanteur, le responsable de cette difformité.

Si la planète ressemble plutôt à un patatoïde qu’à un galet lisse, c’est bien parce que g n’a pas exactement la même valeur partout à la surface du globe : les masses sont inégalement réparties à l’intérieur de la planète, et chaque point de la surface n’est pas attiré de la même manière. Pour mieux visualiser les variations de g à la surface de la planète bleue, les scientifiques ont recours à une Terre fictive : ce "géoïde", comme ils le nomment, représente la forme qu’aurait la Terre si elle était entièrement recouverte d’océans.

- La Terre vue de loin

Le vaisseau spatial Deep Impact a capturé une vidéo de la Lune transitant (passant devant) la Terre, depuis une distance de 50 millions de kilomètres.

- De l’eau sur la Lune !

Les scientifiques suspectaient depuis longtemps la présence d’eau à la surface de notre satellite, mais aucune preuve formelle n’avait pu être apportée jusqu’à présent. Même la sonde Lunar Prospector, envoyée tout spécialement par les américains en 1998, n’avait pu conclure quant à la présence ou non d’eau sur la Lune. Dans ce contexte les travaux dirigés par des géologues américains de l’université de Brown et publiés hier dans Nature ont fait l’effet d’une petite bombe. En utilisant les toutes dernières techniques de spectrométrie de masse, les chercheurs ont en effet réussi à déceler des traces d’eau dans les poussières lunaires mises à leur disposition par la NASA et récoltées au cours des missions Apollo 11, 15 et 17.

Rien ne permet cependant de savoir pour le moment s’il y a ou non de véritables réserves de glace sous les pôles lunaires comme on le pense depuis quelques années.

- Les étoiles binaires s’expliqueraient par la force centrifuge éjectant de la matière

Contrairement à la Lune qu’on suppose formée par le choc d’une petite planète avec la Terre, la formation de lunes ou d’étoiles binaires serait dû au fait que les planètes sont d’abord des agrégats peu solidaires et que, sous l’influence des rayons du soleil, la vitesse de rotation de la planète augmentant une partie sera éjectée par la force centrifuge pour se reconstituer ensuite en lune ou planète jumelle tournant autour de l’astre.

Beaucoup d’astéroïdes sont en fait des agrégats de corps plus petits, faiblement solidarisés entre eux. Dans cette hypothèse, une rotation suffisamment rapide sur lui-même d’un astéroïde serait susceptible d’entraîner sa fragmentation et c’est donc cette idée que les chercheurs viennent de tester numériquement sur ordinateur.

Lorsqu’un agrégat modélisant un astéroïde, composé de sphères liées par gravité, se met à tourner de plus en plus vite, certaines d’entre elles descendent du pôle vers l’équateur et l’astéroïde perd de ces morceaux depuis son équateur, là où la force centrifuge est la plus élevée.

Les sphères qui s’échappent se rassemblent progressivement un peu plus loin, finissant par former une petite lune en orbite autour du corps parent. Celui-ci, du fait de l’aplatissement de ses pôles, contrebalancé par l’échappement de matière au niveau de l’équateur, aura une forme approximativement sphérique.

- Des étoiles à quarks sont-elles possibles ?

Deux astrophysiciens canadiens viennent de proposer une nouvelle explication pour les supernovae ultra-lumineuses découvertes récemment. Juste après la formation d’un résidu sous forme d’étoiles à neutrons, une seconde explosion se produirait, due à la formation d’une étoile à quarks.

On sait que les quarks, les particules composant les hadrons comme les protons et les mésons, ne peuvent exister à l’état libre dans les conditions de température et de pression normales car la force nucléaire s’exerçant entre deux quarks est proportionnelle à la distance qui les sépare. Comme un élastique que l’on tend, plus les particules s’éloignent et plus la force qui les relie augmente. On parle de confinement des quarks pour décrire ce phénomène.

Si l’on essaye de séparer deux quarks, formant par exemple un méson pi, l’énergie accumulée dans la corde élastique servant à modéliser cette interaction croit tellement qu’une paire de quarks se crée et l’on a alors l’apparition d’un nouveau méson. Le modèle d’une corde avec des quarks à deux extrémités est très pertinent car si l’on essaie de séparer ces extrémités, la corde casse et l’on se retrouve bien avec deux mésons décrits par une corde.

En revanche, dans un gaz de mésons, ou de nucléons, très chaud et surtout très dense, les distances entre les quarks restent petites de sorte qu’il peut se former un gaz de particules libres.

A l’intérieur des étoiles à neutrons, comme au tout début de l’histoire de l’Univers, les conditions de température et de pression peuvent être réunies pour déconfiner les quarks des hadrons, qui forment alors un plasma en se mêlant aux gluons, les vecteurs de la force nucléaire forte.

Une alternative aux trous noirs, un plasma de quarks ?

 

- En vidéo : un atome de Rydberg de un millimètre de diamètre !

La mécanique quantique dénie le caractère spatio-temporel fondamental des objets de l’Univers. Pour un électron, la notion de trajectoire n’existe pas vraiment à l’échelle atomique. Pourtant, dans les étranges atomes géants, dits de Rydberg, l’observation montre un semblant de trajectoire. C’est ce qu’ont réussi à mettre en évidence des physiciens américains dans une expérience impressionnante.

Une équipe de physiciens menée par Barry Dunning de l’Université de Rice a pu créer un atome de Rydberg particulièrement impressionnant puisque grâce à une série de champs électriques pulsés créés par un rayon laser, ils ont tellement excité un atome de potassium que la notion classique d’orbite d’un électron est devenue presque une réalité. Sur la couche la plus externe, la taille de l’orbite est en effet de presque un millimètre !

Ne serait-ce l’observation qui actualise la trajectoire ?

- Contrôle de la position d’un électron

On voit ici un atome d’arsenic dans un transistor avec un électron qui est dans deux états quantiques différents à la fois, contrôlés simplement par le voltage appliqué sur des nanotubes de silicium. Dans une des configuration l’électron se trouvait à 2 endroits à la fois. Là, on n’y comprend plus rien...

 

- Les vagues scélérates

Ces vagues gigantesques, phénomènes non-linéaires et anti-entropiques, sont fascinantes mais bien difficiles à expliquer !

Après avoir tenté de comprendre le mystère des vagues scélérates à l’aide de la lumière, les physiciens proposent aujourd’hui d’étudier au laboratoire le mécanisme à l’origine de ces ondes en observant l’hélium superfluide.

Au début du XXième siècle, le grand mathématicien russe Andreï Kolmogorov avait proposé une explication pour la turbulence avec un transfert de l’énergie par cascade des plus grands tourbillons vers les plus petits. La viscosité du fluide intervient alors pour dissiper l’énergie des plus petits tourbillons sous forme de chaleur.

McClintock et ses collègues avaient donc entrepris d’étudier ces phénomènes à l’aide d’un cryostat cylindrique contenant de l’hélium superfluide avec, à l’une de ses extrémités, une source de chaleur produite par la dissipation par effet Joule de l’énergie d’un courant électrique sinusoïdal avec une tension donnée. Si le processus de Kolmogorov normal a bien été observé, les chercheurs se sont aperçus qu’au-delà d’une tension critique, la cascade d’énergie s’inversait, se dirigeant des petits tourbillons en direction des grands. L’équivalent des vagues scélérates se produisait donc dans le fluide avec l’apparition d’ondes dont l’amplitude était le double de celles des ondes de chaleur ordinaire. Or, cette proportion est identique à celle observée dans l’océan !

Les chercheurs du groupe, tel German Kolmakov, un physicien théoricien de l’Institut à Chernogololvka, ne comprennent toujours pas vraiment comment ce processus de Kolmogorov inverse peut se produire mais ils travaillent sur la question...



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6 réactions à cet article    


  • catastrophy catastrophy 2 août 2008 14:30

     Bravo ! On en veut plus !!!


    • HELIOS HELIOS 2 août 2008 15:05

      il y a longtemps, tres longtemps, du temps où le laser etait encore un instrument "magique" où les satellites etaient egalement des objets de science fiction, j’ai vendu (et fait développer) des logiciels qui mesuraient la position exacte d’un satellite (dans le temps et dans l’espace) justement pour mesurer la forme de la terre et pour y detecter d’eventuels "mascons" zone de forte densité souterraine qui perturbaient la gravitation et donc le satellite.

      Les utilisateurs avaient tout à decouvrir y compris la validation des mesures laser par des mesures radars (precision d’1 a 3 metres) par rapport a celles des lasers (1 a 3cm)... et la trajectoire des sat qui vibrent a l’approche du perigée.

      A cette epoque, nous devions être completement c... car apres deux campagnes la forme de la terre etait encore ronde. Bien sur, depuis cette date (fin 1983) peut etre que la secheresse a déformé le globe, a moins que la migration, des shadocks d’en bas vers les shadock d’en haut, leur poids ait ecrasé notre petit vaisseau bleu.

      Voila, voila...


      • Forest Ent Forest Ent 2 août 2008 17:53

        La variation de g à la surface de la Terre ne provient pas surtout de sa non-sphéricité, mais de sa non-homogénéité massique.


        • HELIOS HELIOS 4 août 2008 12:18

          @ Forest Ent...
          Je ne crois pas avoir dit le contraire...

          ... qui mesuraient la position exacte d’un satellite (dans le temps et dans l’espace) justement pour mesurer la forme de la terre et pour y detecter d’eventuels "mascons" zone de forte densité souterraine qui perturbaient la gravitation et donc le satellite...


        • Forest Ent Forest Ent 4 août 2008 22:50

          Désolé. Je répondais à l’article, pas à votre post. Il est bien connu des "fabricants d’éphémérides" que g peut avoir des variations courtes qui ne seraient pas explicables géométriquement.


        • hans lefebvre hans lefebvre 3 août 2008 00:28

          La terre, cette patatoïde que nous piétinons chaque jour un peu plus et qui finira par nous avaler comme une vague scélérate si nous n’y prenons garde !

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