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Accueil du site > Actualités > Technologies > Rayonnement solaire et perte de masse sont les deux seules énergies (...)

Rayonnement solaire et perte de masse sont les deux seules énergies fondamentales...

On nous parle d’énergies renouvelables (l’éolien, le solaire, les biocarburants, l’hydraulique), d’énergies fossiles (le pétrole, le charbon et le gaz) et d’énergie nucléaire comme des différents types d’énergies disponibles sur terre.

Mais si on creuse un tant soit peu, on s’aperçoit rapidement qu’il n’y a finalement que deux énergies sur terre, celle qui nous est fournie par le soleil, et celle qui nous est fournie par la transformation de la masse en énergie.

En ce qui concerne le second type, c’est effectivement ce qui se passe dans une réaction nucléaire. Une réaction nucléaire est la transformation d’une forme de corps radioactif, de l’uranium par exemple, (qu’on appelle un isotope ), en une autre forme du même corps, qui se produit avec une perte de masse. Cette transformation nucléaire est un phénomène naturel qui affecte certains corps naturels dit radioactifs. Cette perte de masse se transforme en énergie suivant la formule d’Einstein E(énergie)=M(masse)C2(vitesse de la lumière au carré). De même, dans une réaction de fusion comme celle de l’hydrogène, deux isotopes de l’hydrogène se combinent pour en produire un troisième, avec une perte de masse qui se transforme en énergie suivant la même formule. Dans le cas de la fusion de l’hydrogène, la perte de masse est beaucoup plus importante que dans le cas de la transformation de l’uranium ou du plutonium, ce qui explique la puissance beaucoup plus importante de la bombe H par rapport à la bombe A, quand cette énergie est utilisée à titre militaire.

Passons aux énergies renouvelables. Le solaire est la transformation de l’énergie qui nous vient du soleil sous forme de lumière directement en énergie électrique. L’hydraulique est le résultat du cycle de l’eau de mer qui s’évapore sous l’effet du soleil, se condense en altitude, retombe sur terre via les pluies, qui repartent à la mer par les fleuves et rivières. L’hydraulique récupère l’énergie de cette eau dont le facteur initial est l’énergie du rayonnement solaire. Pour les biocarburants ou le bois, c’est également l’énergie du rayonnement solaire qui est transformé, via la photosynthèse, en matière végétale combustible. Là encore, c’est le rayonnement solaire qui est l’énergie fondamentale. Enfin, l’éolien est l’énergie du vent qui est produit par la convection des masses d’air, qui est elle-même liée aux différences de température de ces masses d’air à la surface du globe. Et ces différences de températures, ainsi que leur variation, sont liées à leur réchauffement par le rayonnement solaire.

Quant aux énergies fossiles, gaz, pétrole ou charbon, ce sont des végétaux accumulés au fond des océans, il y a des millions d’années, qui se sont lentement transformés en pétrole, charbon, ou gaz. On est donc ramenés au cas des biocarburants ou des végétaux qui proviennent de la transformation de l’énergie provenant du rayonnement solaire en matière végétale par photosynthèse.

Au total, il n’y a donc que deux énergies fondamentales, le soleil, ou la perte de masse des corps radioactifs naturels.

Nos ancêtres ne connaissaient pas la radioactivité. Ils ont donc pendant très longtemps considéré le Soleil comme leur Dieu, tout au moins dans les religions monothéistes. Par exemple, le pharaon Akhenaton, qui a créé le monothéisme il y a 3/4000ans, en instituant le culte du Soleil, Aton.


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7 réactions à cet article    


  • polus (---.---.133.175) 16 décembre 2005 14:45

    Et l’énergie géothermique ?


    • Michel 18 décembre 2005 21:14

      Seulement deux énergies « fondamentales » sur Terre ? Le point de vue adopté semble être celui des énergies primaires, c’est-à-dire des énergies puisées dans la nature (ici la Terre).

      Si on se place de ce point de vue et à l’époque actuelle, les énergies primaires sont : * Le rayonnement solaire * L’énergie nucléaire (perte de masse) * La géothermie * L’énergie gravitationnelle (les marées en particulier) * L’énergie chimique (pétrole, charbon, bois, ..., tout corps utilisé dans une réaction chimique)

      Maintenant si on se place dans une perspective qui est celle de l’Univers et en remontant jusqu’au big-bang ... La théorie du big-bang admet qu’il y avait une seule interaction fondamentale à l’instant 0 dont nous ne savons rien. A 10-35 seconde les quatre forces (ou interactions) fondamentales de la nature sont présentes, l’interaction gravitationnelle, l’interaction électromagnétique et les interactions nucléaires forte et faible. A chacune de ces interactions sont associées les énergies correspondantes. Donc dans l’état actuel de nos connaissances on considère qu’il y a quatre énergies fondamentales.


      • caderange (---.---.34.55) 19 décembre 2005 10:16

        Réponse de CaDerange :

        Merci de ces commentaires sur les énergies à l’origine du monde. je n’étais pas remonté aussi loin et mes ambitions en écrivant cet article étaient plus modestes, simplement de retrouver les origines des grandes énergies utilisées sur terre.

        Sur les énergies que vous appelez chimiques, ce ne sont pour moi que des avatars de l’énergie solaire puisque ce sont des produits transformés au fond des oceans à partir de matières végétales crées par le rayonnement solaire qui les fournissent.

        Pour l’énergie gravitationelle,je reconnais que l’énergie des marées, qui nous vient de la lune est inclassable dans les energies fondamentales puisqu’elle nous vient du big bang initial. Par contre celle de l’attraction de la terre sur les objets n’est pas une énergie rénouvelable en soi, car à supposer qu’on puisse utiliser la chute des corps pour produire de l’energie il faudrait ensuite les remonter à leur position initiale pour pouvoir recommencer. C’est ce que l’on fait incidemment dans l’énergie hydraulique dont on tire de l’electricité mais c’est le soleil qui fait remonter l’eau à sa position d’origine par le cycle évaporation de l’eau et pluies. C’est donc de l’energie solaire en l’occurence.

        La géothermie est effectivement un autre type d’énergie. Faut il la considérer comme un avatar de l’énergie stockée au coeur de l’astre terrestre et dont nous voyons les signes par le volcanisme, je ne sais. Dans ce cas ce serait en quelque sorte une partie de la « dotation d’energie fondamentale » qui a été donnée à la terre à la création du monde, comme d’ailleurs, peut être, l’énergie gravitationnelle ?

        Qu’en pensez vous ?


      • Michel 20 décembre 2005 22:57

        Voici différentes possibilités.

        1) Faire le bilan des énergies actuellement disponibles sur Terre

        a) Première énoncé

        * Le rayonnement solaire * L’énergie nucléaire (perte de masse) * La géothermie * L’énergie gravitationnelle (les marées en particulier) * L’énergie chimique (pétrole, charbon, bois, ..., tout corps utilisé dans une réaction chimique)

        b) Deuxième énoncé

        * Énergies renouvelables (Rayonnement solaire et énergie gravitationnelle -marées-) * Énergies fossiles (géothermie et énergie chimique) * Énergie nucléaire

        2) Remonter à l’origine des différentes énergies qui existent sur Terre

        a) Troisième énoncé : on remonte à l’origine du système solaire (il y a environ 4,5 milliards d’années) et au début de la formation de la Terre

        * Énergie nucléaire (interactions fortes et faibles) *Énergie gravitationnelle * Énergie électromagnétique

        b) Quatrième énoncé : on considère que l’énergie gravitationnelle fait partie de « dotation d’énergie fondamentale » qui a été donnée à la terre à la création du monde.

        Il faut alors considérer l’Univers avant l’instant 10 à la puissance -35 s (voir mon premier commentaire). On ne peut rien dire sinon qu’il y avait une seule énergie dont on ignore tout !

        D’autres énoncés sont sans doute possibles.

        L’énoncé des différentes énergies primaires sur Terre dépend du point de vue qu’on adopte.

        Le point de vue « recherche des origines » décrit l’histoire de la Terre. Le point de vue « énergies actuelles » est le plus opérationnel si on pense à l’utilisation de l’énergie sur Terre.


        • Etienne Parizot 21 décembre 2005 02:16

          Je me permets d’intervenir pour signaler quelques erreurs dans le texte proposé, et ajouter un ou deux commentaires. Il est inexact de dire qu’« une réaction nucléaire est la transformation d’une forme de corps radioactif [...] en une autre forme du même corps ». Sauf cas exceptionnel et marginal dans ce contexte, la radioactivité conduit à la production d’un autre élément chimique, et non pas d’un autre isotope du même corps. Dans le cas cité de l’uranium, la fission conduit à un certain nombre de sous-produits sensiblement moins massifs que le noyau initial radioactif. De même, lors de la fusion de l’hydrogène, par exemple dans le cycle solaire, le bilan consiste en la fusion de quatre noyaux d’hydrogène (protons) en un noyau d’hélium. Dans ce cas, le noyau produit est bien sûr plus massif que chacun des noyaux ayant fusioné, mais d’une masse légèrement inférieure à la somme des masses des noyaux initiaux. Ce défaut de masse, en effet, est compensé par une libération d’énergie.

          En ce qui concerne l’origine des différentes formes d’énergie sur Terre, l’auteur a raison de rappeler que l’énergie chimique stoquée dans le charbon ou les hydrocarbures, tout comme l’énergie éolienne ou hydraulique, est historiquement d’origine solaire. Mais bien que j’ignore quelle conclusion l’auteur voulait en tirer, il pourrait être intéressant d’indiquer que l’énergie solaire, quant à elle, est d’origine nucléaire ! Dans la logique développée, cela ramènerait l’ensemble des sources d’énergie mentionnées à l’énergie nucléaire (en l’occurrence celle de la fusion, et non de la fission), correspondant à la conversion de masse en énergie.

          Mais comme il a été noté en commentaire, l’énergie marémotrice, telle qu’exploitée par l’usine de la Rance, par exemple, est bel et bien d’origine gravitationnelle, impossible à assimiler aux autres formes mentionnées. (Au passage, je rappelle que l’unification des forces n’est pas établie en physique et qu’il est inexact de dire que « La théorie du big-bang admet qu’il y avait une seule interaction fondamentale à l’instant 0 dont nous ne savons rien » : les théories de big-bang ne nécessitent pas une telle hypothèse.)

          Quant à l’énergie géothermique, je dirais qu’elle est également d’origine nucléaire, car la Terre doit une partie (l’essentiel, je crois) de sa chaleur interne à la radioactivité - de fission, cette fois - des noyaux lourds accumulés en son cœur.

          Mais si l’on veut s’amuser, on remarquera que ces noyaux radioactifs n’existaient pas à l’origine de notre galaxie et qu’ils ont été produits au cours des âges lors de l’explosion d’étoiles en supernova de divers types, dont l’énergie a eu pour origine à nouveau soit l’énergie nucléaire, soit l’énergie gravitationnelle (libérée lors de l’effondrement de l’étoile progénitrice).

          Que de transformations, n’est-ce pas ?

          De fait, l’énergie est volatile et versatile. Qu’on l’admire ou la révère magiquement, religieusement, scientifiquement ou mystiquement, elle n’en est pas moins la source de toute opération matérielle et de tout mouvement dans l’espace physique. Rien de connu (ni j’oserai dire de connaissable) n’existe sans énergie ou hors de l’énergie.

          Énergiquement vôtre smiley


          • Michel 22 décembre 2005 18:49

            Le commentaire d’Étienne Parisot me permet d’apporter quelques précisions sur le concept d’énergie. Ce concept a évolué au cours de l’histoire de la science et de l’histoire de l’humanité.et de la science. Le mot énergie vient du grec energeia « force en action ». Jusqu’à une période récente (XIX siècle) les concepts de force, de puissance et d’énergie n’étaient pas clairement définis et souvent on employait indifféremment l’un ou l’autre.

            Le concept actuel d’énergie, tel qu’il est enseigné au lycée en Terminale Scientifique est bien spécifique. Un système (ou objet pour simplifier) peut posséder une ou plusieurs énergies. Entre deux systèmes il peut y avoir un transfert d’énergie. Voici l’exemple d’une lampe de poche. Le système 1 est constitué par les piles, le système 2 par l’ampoule, le système 3 par la pièce qui est éclairée ou disons l’environnement. On peut dire qu’il y a un transfert d’électricité de 1 à 2 et un transfert de chaleur et de lumière à 3. Dans un langage plus élaboré on dit que les piles possèdent de l’énergie chimique. Lorsque la lampe fonctionne l’énergie chimique des piles diminue, de la chaleur est transférée à l’environnement ; l’ampoule reçoit du travail électrique qu’elle transfert à l’environnement sous forme de chaleur et de rayonnement. Finalement l’environnement voit son énergie de température (énergie interne) augmenter. La lampe reçoit du travail électrique et donne chaleur et rayonnement. Les transferts d’énergie d’un système à un autre se font sous forme de :
            - travail (travail de forces mécaniques ou travail de forces électriques. Ce dernier appelé parfois de manière abusive « énergie électrique »
            - chaleur (appelée parfois de manière abusive « énergie calorifique » ou « énergie thermique »)
            - rayonnement (appelée parfois de manière abusive « énergie rayonnante » ou « énergie lumineuse »)

            Un système ne possède ni travail, ni chaleur, ni lumière. Par contre il peut posséder de l’énergie chimique, de l’énergie potentielle de pesanteur, de l’énergie cinétique, de l’énergie de masse (cas particulier l’énergie nucléaire), ....

            Les précisions que je viens d’apporter, justifient pleinement ce que dit Étienne Parisot, « Dans la logique développée, cela ramènerait l’ensemble des sources d’énergie mentionnées à l’énergie nucléaire. ». La présentation de l’énergie peut être « moins savante », plus pragmatique. Alors on confond généralement les énergies et les transferts d’énergie. Les énergies sont classées suivants leurs origines, l’éolien, le solaire, les biocarburants, l’hydraulique, le pétrole, le charbon et le gaz, ... ou suivant leur possibilité de renouvellement, énergies renouvelables, énergies fossiles. L’énergie gravitationnelle ne peut effectivement être assimilée à une autre forme d’énergie. L’intérêt de l’énergie est de se présenter sous différentes formes et de pouvoir se transférer. Elle permet que les choses se fassent ... que le blé pousse, que le rôti cuise, que l’avion décolle ...

            Les transferts d’énergie c’est « de l’action en mouvement » ... nous revenons à l’origine grecque évoquée plus haut.


          • eric (---.---.115.168) 23 janvier 2007 12:22

            bonjour a tous et a toutes,savants et savantes.je desir savoir,comment est tranformée,l’energie solaire en electrique...Merci.

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