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Une étoile peut-elle être plus petite qu’une ville tout en pesant davantage que le Soleil ?
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Oui, et c’est l’un des objets les plus extraordinaires de l’Univers : l’étoile à neutrons.Imaginez une sphère d’une vingtaine de kilomètres de diamètre, soit à peu près la taille d’une grande ville. Maintenant, imaginez que cette minuscule boule possède une masse supérieure à celle du Soleil. C’est exactement ce qu’est une étoile à neutrons. Une étoile à neutrons typique possède environ 1,4 fois la masse du Soleil, alors que notre Soleil mesure, lui, près de 1,4 million de kilomètres de diamètre.Comment une telle chose est-elle possible ?Tout commence avec une étoile beaucoup plus massive que le Soleil. Lorsqu’elle arrive à la fin de sa vie, son combustible nucléaire s’épuise. Son cœur ne produit alors plus suffisamment d’énergie pour résister à la gravité. Il s’effondre brutalement tandis que les couches externes sont projetées dans l’espace lors d’une gigantesque explosion : une supernova.Au cœur de cet effondrement, la matière est comprimée à des niveaux inimaginables. Les électrons sont forcés de se combiner avec les protons, produisant principalement des neutrons. Il ne reste alors qu’un cœur stellaire extraordinairement compact : l’étoile à neutrons.Sa densité est difficile à concevoir. La NASA estime qu’un simple cube de matière d’étoile à neutrons de la taille d’un morceau de sucre pourrait peser environ un milliard de tonnes sur Terre, soit approximativement la masse d’une montagne.La matière y est tellement comprimée que les atomes tels que nous les connaissons ne peuvent plus conserver leur structure habituelle. Une étoile à neutrons ressemble, très grossièrement, à un gigantesque noyau atomique à l’échelle d’une ville.Et les phénomènes extrêmes ne s’arrêtent pas là. La gravité à sa surface peut être des milliers de milliards de fois plus intense que sur Terre. Certaines étoiles à neutrons tournent également extrêmement rapidement sur elles-mêmes et émettent des faisceaux de rayonnement très réguliers. Lorsqu’ils balaient périodiquement la Terre, nous appelons ces objets des pulsars.Mais il existe une limite. Si le cœur résiduel est trop massif, même la matière neutronique ne peut plus résister à la gravité. L’effondrement continue alors et peut donner naissance à un trou noir.Ainsi, une étoile peut effectivement tenir dans l’espace occupé par une ville tout en pesant davantage que notre Soleil.Les étoiles à neutrons sont en quelque sorte les poids lourds miniatures du cosmos : minuscules par leur taille, mais presque inimaginables par leur masse. Hébergé par Acast. Visitez acast.com/privacy pour plus d'informations.

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Pourquoi les astronautes d’Apollo ont-ils laissé des miroirs sur la Lune ?
2m12s1.01 MB

Lorsque les astronautes américains ont marché sur la Lune, ils n’ont pas seulement rapporté des roches. Ils y ont aussi laissé plusieurs instruments scientifiques. Parmi eux, des sortes de miroirs qui servent encore aujourd’hui.Mais leur fonction est particulière : ce ne sont pas de simples miroirs. Il s’agit de « rétro-réflecteurs », constitués de nombreux petits prismes capables de renvoyer un rayon lumineux exactement dans la direction d’où il vient.Les missions Apollo 11, Apollo 14 et Apollo 15 ont déposé ce type de dispositif sur la surface lunaire. Le principe est simple : depuis la Terre, des observatoires envoient de très puissantes impulsions laser vers la Lune. Une infime partie de cette lumière atteint les réflecteurs, puis revient vers notre planète.En chronométrant avec une extrême précision le temps mis par la lumière pour effectuer cet aller-retour, les scientifiques peuvent calculer la distance entre la Terre et la Lune.Comme la lumière voyage à environ 300 000 kilomètres par seconde, l’aller-retour dure environ 2,5 secondes. Aujourd’hui, cette méthode, appelée « télémétrie laser lunaire », permet de mesurer la distance Terre-Lune avec une précision remarquable, de l’ordre de quelques millimètres dans les meilleures conditions.Ces mesures ont permis une découverte importante : la Lune s’éloigne progressivement de la Terre, d’environ 3,8 centimètres par an.Ce phénomène est lié aux marées. L’attraction de la Lune déforme légèrement les océans terrestres. Comme la Terre tourne plus vite que la Lune ne tourne autour d’elle, une partie de l’énergie de rotation terrestre est progressivement transférée à l’orbite lunaire. Résultat : la rotation de notre planète ralentit très légèrement, tandis que la Lune s’éloigne.Ces réflecteurs servent aussi à tester certaines théories fondamentales de la physique, notamment la relativité générale d’Einstein. En étudiant précisément le mouvement de la Lune, les chercheurs peuvent vérifier si la gravitation se comporte exactement comme le prédit la théorie.Autre fait étonnant : les scientifiques utilisent toujours ces équipements plus d’un demi-siècle après leur installation. Aucun astronaute n’est évidemment allé les entretenir.Et les Américains ne sont pas les seuls à avoir installé de tels dispositifs. Les missions soviétiques Lunokhod ont elles aussi déposé des réflecteurs sur la Lune.Ainsi, ces petits panneaux abandonnés sur le sol lunaire constituent l’une des expériences les plus durables du programme Apollo : depuis les années 1960 et 1970, ils permettent encore de mesurer, depuis la Terre, les mouvements de notre satellite naturel avec une précision extraordinaire. Hébergé par Acast. Visitez acast.com/privacy pour plus d'informations.

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Quel virus résiste au gel hydroalcoolique ?
2m24s1.1 MB

Depuis la pandémie de Covid-19, le gel hydroalcoolique est devenu pour beaucoup un réflexe presque automatique. Pourtant, face à certains microbes, il est beaucoup moins efficace qu’on pourrait le croire. C’est notamment le cas d’un virus responsable de nombreuses gastro-entérites : le norovirus.Le norovirus provoque généralement des vomissements, des diarrhées et des douleurs abdominales. Très contagieux, il circule particulièrement pendant les mois froids et peut provoquer des épidémies spectaculaires dans les écoles, les maisons de retraite, les hôpitaux ou encore les bateaux de croisière.Les recherches menées sur ce virus, notamment au laboratoire du virologue Johan Neyts à la KU Leuven, en Belgique, mettent en évidence son extraordinaire capacité de transmission. On estime qu’une quantité infime, de l’ordre de quelques dizaines de particules virales — parfois seulement 18 — peut suffire à provoquer une infection.Mais pourquoi résiste-t-il si bien au gel hydroalcoolique ?Une partie de l’explication vient de sa structure. Contrairement au coronavirus ou au virus de la grippe, le norovirus est un virus dit non enveloppé. Il ne possède pas la membrane graisseuse externe que l’alcool détruit très efficacement chez de nombreux autres virus. Il est entouré d’une coque protéique particulièrement robuste.Résultat : les solutions hydroalcooliques peuvent diminuer la quantité de norovirus présente sur les mains, mais elles ne constituent pas la méthode la plus fiable pour s’en débarrasser.Le geste le plus efficace reste beaucoup plus classique : se laver soigneusement les mains à l’eau et au savon pendant au moins une vingtaine de secondes, en frottant toutes les surfaces des mains. Ici, l’action est notamment mécanique : le savon et le rinçage permettent de décrocher les particules virales de la peau puis de les évacuer dans l’eau.Cette précaution est particulièrement importante après être allé aux toilettes, après avoir changé une couche et avant de préparer ou de consommer des aliments.Même problème avec les surfaces. Après des vomissements ou des diarrhées, un simple spray à base d’alcool peut être insuffisant. Des produits spécifiquement efficaces contre le norovirus, notamment ceux à base d’hypochlorite de sodium, c’est-à-dire d’eau de Javel utilisée selon les recommandations de dilution, sont privilégiés.Le norovirus nous rappelle donc une chose essentielle : désinfecter ses mains et les laver ne sont pas exactement la même chose. Face à ce virus particulièrement tenace, le bon vieux savon conserve un sérieux avantage. Hébergé par Acast. Visitez acast.com/privacy pour plus d'informations.

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Combien d’êtres humains la Terre peut-elle réellement nourrir ?
2m30s1.15 MB

Combien d’êtres humains la Terre peut-elle réellement nourrir ? 8 milliards ? 10 milliards ? 15 milliards ? En réalité, il n’existe pas de chiffre unique, car tout dépend de ce que nous mangeons et surtout de la manière dont nous produisons notre nourriture.L’une des études les plus précises sur le sujet a été publiée en 2020 dans Nature Sustainability par une équipe internationale dirigée par Dieter Gerten, du Potsdam Institute for Climate Impact Research. Les chercheurs ont étudié simultanément quatre grandes limites écologiques : l’utilisation des terres, l’eau douce, l’azote et la préservation des écosystèmes.Leur résultat est spectaculaire. Avec notre système agricole actuel, si l’on respectait strictement ces limites environnementales, la planète ne pourrait fournir une alimentation équilibrée, estimée à environ 2 355 calories par personne et par jour, qu’à 3,4 milliards d’humains. Cela signifie qu’une grande partie de notre production actuelle dépend déjà d’une utilisation des ressources jugée non durable.Mais les mêmes chercheurs arrivent à un résultat très différent lorsque l’agriculture est réorganisée : meilleure utilisation de l’eau et des engrais, cultures installées aux endroits les plus adaptés, réduction du gaspillage et modification de notre alimentation. Dans ce scénario, la Terre pourrait nourrir environ 10,2 milliards de personnes tout en restant dans les quatre limites écologiques étudiées.Pourquoi une telle différence ? Notamment parce qu’une partie considérable des cultures ne nourrit pas directement les humains. Une étude publiée en 2013 dans Environmental Research Letters calculait que 36 % des calories issues des cultures mondiales étaient destinées à l’alimentation animale. Or seule une petite partie revient ensuite dans notre alimentation sous forme de viande, de lait ou d’œufs. Les auteurs estimaient qu’en consacrant toutes les cultures directement consommables à l’alimentation humaine, on pourrait théoriquement augmenter de 70 % les calories disponibles et nourrir jusqu’à 4 milliards de personnes supplémentaires.Une autre étude majeure publiée dans Nature en 2018 aboutissait à une conclusion similaire : nourrir une population mondiale proche de 10 milliards sans dépasser plusieurs limites environnementales exige de combiner trois leviers : une agriculture plus efficace, beaucoup moins de gaspillage et une alimentation contenant globalement davantage de végétaux et moins de produits animaux. Aucune de ces mesures ne suffit seule.Ainsi, demander combien d’humains la Terre peut nourrir revient presque à poser une autre question : comment voulons-nous manger ?Avec un système optimisé et relativement durable, la recherche scientifique suggère qu’environ 10 milliards d’êtres humains constituent un objectif techniquement envisageable. Mais nourrir beaucoup plus nécessiterait soit des progrès agricoles considérables, soit une pression croissante sur les ressources de la planète. Hébergé par Acast. Visitez acast.com/privacy pour plus d'informations.

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Pourquoi la NASA a-t-elle envoyé 3 300 abeilles dans l’espace ?
2m29s1.14 MB

Le 6 avril 1984, la navette spatiale Challenger décolle pour la mission STS-41C. À son bord se trouvent cinq astronautes, plusieurs expériences scientifiques… et environ 3 300 abeilles. Leur présence n’a rien d’une fantaisie : les chercheurs veulent répondre à une question étonnante. Les abeilles sont-elles capables de construire leurs célèbres alvéoles en l’absence de pesanteur ?L’expérience est née dans le cadre d’un programme éducatif de la NASA. Elle avait été proposée par un étudiant américain, Dan Poskevich, et portait officiellement sur la comparaison des rayons construits par des abeilles sur Terre et dans l’espace.Pourquoi cette question intéressait-elle les scientifiques ?Sur Terre, les abeilles construisent des rayons composés de cellules hexagonales extrêmement régulières. Mais la gravité fournit en permanence une direction : le haut et le bas. On pouvait donc se demander si les abeilles utilisaient cette information pour s’orienter et donner à leur construction sa forme caractéristique.Les insectes furent enfermés dans un module spécialement conçu, installé dans la partie habitable de Challenger. Une reine se trouvait avec les ouvrières, tandis qu’une colonie comparable restait sur Terre afin de servir de groupe témoin.Les premiers instants furent quelque peu chaotiques. En apesanteur, les abeilles ne pouvaient évidemment plus voler de la même manière : sans poids, leur façon de contrôler leurs déplacements était profondément perturbée.Mais elles s’adaptèrent remarquablement vite.Au cours de la mission, qui dura près de sept jours, les abeilles commencèrent à construire un rayon. Et à la surprise des chercheurs, celui-ci ressemblait largement à un rayon normal. Selon le rapport de l’expérience, elles produisirent environ 30 pouces carrés de rayon, soit près de 200 cm², et la reine pondit 35 œufs.Les astronautes constatèrent également que les abeilles avaient progressivement appris à se déplacer dans l’environnement en apesanteur. Elles pouvaient marcher, flotter et même se déplacer en vol dans le module.Cette expérience révélait donc quelque chose de fascinant : la capacité des abeilles à construire des structures régulières ne dépend pas entièrement de la gravité. Une grande partie de leur comportement repose sur des mécanismes biologiques innés et sur d’autres repères sensoriels.L’expérience avait aussi un intérêt plus général. Si l’humanité devait un jour vivre durablement dans l’espace, il faudrait comprendre comment les animaux, les plantes et les écosystèmes réagissent à la microgravité.En 1984, 3 300 petites passagères de Challenger contribuaient déjà à répondre à cette immense question. Hébergé par Acast. Visitez acast.com/privacy pour plus d'informations.

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Comment l’Inde a-t-elle inventé les mathématiques du zéro et de l’infini ?
2m50s1.3 MB

Aujourd’hui, écrire le nombre 10, calculer avec zéro ou parler d’infini nous paraît parfaitement naturel. Pourtant, pendant des siècles, ces notions ont posé d’immenses difficultés aux mathématiciens. Et sur ce terrain, les savants indiens ont pris une avance remarquable sur l’Europe.Commençons par le zéro. Plusieurs civilisations anciennes avaient déjà utilisé un symbole pour signaler une absence. Les Babyloniens, par exemple, disposaient d’un signe servant à marquer une position vide dans leurs nombres. Mais en Inde, cette idée va beaucoup plus loin.Le célèbre manuscrit de Bakhshali, découvert dans l’actuel Pakistan, contient de nombreux petits points utilisés comme des zéros de position. Certaines feuilles ont été datées de plusieurs siècles avant notre ère chrétienne tardive, même si la datation exacte du manuscrit reste discutée.La véritable révolution intervient surtout au VIIe siècle avec le mathématicien indien Brahmagupta.En 628, dans son traité Brahmasphutasiddhanta, il traite explicitement le zéro comme un nombre à part entière. Il établit des règles de calcul : lorsqu’on ajoute zéro à un nombre, celui-ci ne change pas ; lorsqu’on multiplie un nombre par zéro, on obtient zéro.Cela peut sembler évident aujourd’hui. Mais à l’époque, conceptualiser le « rien » comme un nombre avec lequel on pouvait effectuer des opérations constituait un immense saut intellectuel.Brahmagupta travaille également avec les nombres négatifs, qu’il décrit notamment à l’aide des notions de dettes et de fortunes. Là encore, les mathématiques européennes mettront longtemps à accepter pleinement les nombres inférieurs à zéro.Et l’infini ?C’est ici que les mathématiciens indiens rencontrent une difficulté qui continue d’occuper les mathématiques modernes : que se passe-t-il lorsqu’on divise par zéro ?Brahmagupta propose certaines règles, mais se trompe encore sur plusieurs points. Quelques siècles plus tard, au XIIe siècle, Bhaskara II développe l’idée qu’une quantité divisée par zéro conduit vers une grandeur infinie. Ce n’est pas notre définition moderne de l’infini, mais le raisonnement montre jusqu’où les savants indiens avaient poussé leur réflexion.Ces connaissances vont ensuite circuler vers le monde arabo-musulman, puis vers l’Europe. Le système de numération dit aujourd’hui « arabe » est d’ailleurs essentiellement un système indo-arabe, transmis à l’Occident notamment à partir du Moyen Âge.Le paradoxe est donc saisissant : plusieurs siècles avant que le zéro ne s’impose réellement en Europe, les mathématiciens indiens avaient déjà compris qu’il ne représentait pas seulement « rien ».Ils en avaient fait un outil mathématique — et, sans lui, ni algèbre moderne, ni informatique, ni monde numérique tel que nous le connaissons aujourd’hui. Hébergé par Acast. Visitez acast.com/privacy pour plus d'informations.

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Pourquoi l’eau chaude ne lave-t-elle pas mieux nos mains ?
2m02s0.93 MB

Quand une assiette est très sale, nous avons souvent tendance à utiliser de l’eau chaude. Alors, lorsqu’il s’agit de nos mains, l’idée paraît logique : plus l’eau est chaude, plus elle devrait tuer de bactéries.Pourtant, ce n’est pratiquement pas le cas.Se laver les mains avec de l’eau très chaude n’élimine pas davantage de microbes qu’avec de l’eau froide ou tiède.La raison est simple : aux températures que notre peau peut supporter, l’eau n’est pas suffisamment chaude pour tuer efficacement les bactéries.Certes, la chaleur peut détruire des micro-organismes. C’est d’ailleurs le principe de la cuisson ou de la stérilisation. Mais il faut généralement atteindre des températures bien supérieures à celles utilisées pour se laver les mains.Une eau capable de tuer rapidement un grand nombre de bactéries risquerait donc surtout… de nous brûler.Alors comment le lavage des mains fonctionne-t-il ?Son efficacité repose beaucoup moins sur la température que sur trois éléments : le savon, le frottement et le rinçage.Les molécules du savon ont une propriété particulière. Une partie est attirée par l’eau, tandis qu’une autre est attirée par les graisses.Or notre peau est recouverte d’une fine couche de sébum dans laquelle peuvent se retrouver des microbes et des particules de saleté.Lorsque nous nous savonnons les mains, le savon aide à détacher ces graisses et les micro-organismes qui y adhèrent. Le frottement des mains les décolle mécaniquement de la peau, puis l’eau courante les entraîne dans le lavabo.Autrement dit, le but n’est pas principalement de « tuer » les bactéries, mais de les retirer.Une étude menée par l’université Rutgers l’a bien montré. Des volontaires se sont lavé les mains avec une eau allant d’environ 15 à 38 degrés. Résultat : la température n’a pas eu d’effet significatif sur la quantité de bactéries éliminées.Ce qui compte davantage, c’est de bien savonner toute la surface des mains, notamment entre les doigts et autour des ongles, et de frotter suffisamment longtemps. Les autorités sanitaires recommandent généralement environ 20 secondes.Utiliser une eau brûlante peut même être contre-productif : des lavages répétés à température élevée peuvent irriter et dessécher la peau.Vous pouvez donc choisir la température qui vous semble confortable.Pour avoir les mains propres, ce n’est pas la chaleur qui fait la différence.C’est surtout la façon dont vous les lavez. Hébergé par Acast. Visitez acast.com/privacy pour plus d'informations.

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Quelle étoile a frôlé Homo Sapiens ?
2m16s2.32 MB

Aujourd’hui, l’étoile de Scholz se trouve à environ 22 années-lumière de nous. À l’échelle astronomique, c’est relativement proche, mais rien d’extraordinaire. Pourtant, il y a environ 70 000 ans, lorsque des Homo sapiens vivaient déjà sur Terre, ce petit système stellaire est passé incroyablement près de notre Système solaire.L’étoile de Scholz, officiellement appelée WISE J072003.20−084651.2, est en réalité un système binaire : une petite étoile naine rouge accompagnée d’une naine brune, un objet intermédiaire entre une étoile et une planète géante.Son histoire étonnante a été révélée dans les années 2010. Les astronomes avaient remarqué quelque chose d’étrange : malgré sa proximité, l’étoile semblait se déplacer très peu latéralement dans le ciel. Mais l’analyse de son spectre montrait qu’elle s’éloignait de nous à environ 80 kilomètres par seconde.Cela signifiait qu’elle avait dû passer beaucoup plus près du Soleil dans le passé. En reconstituant sa trajectoire, les chercheurs ont découvert qu’il y a environ 70 000 ans, elle serait passée à seulement 0,8 année-lumière du Soleil, soit environ 52 000 à 55 000 unités astronomiques. C’est environ cinq fois plus près que Proxima du Centaure, notre voisine stellaire actuelle.À cette distance, l’étoile de Scholz a probablement traversé, ou au moins frôlé, la région extérieure du nuage d’Oort, cette immense réserve de corps glacés qui entoure le Système solaire très au-delà de Pluton.Aurait-elle pu envoyer des comètes vers les planètes internes ? Son influence semble avoir été relativement faible, notamment parce que le système est peu massif et qu’il passait très rapidement.Mais une étude publiée en 2018 a identifié une concentration inhabituelle dans les trajectoires de certains petits corps hyperboliques. Les chercheurs ont estimé que cette signature était compatible avec les perturbations provoquées par le passage de l’étoile de Scholz, sans pouvoir démontrer définitivement le lien.Et nos ancêtres auraient-ils pu voir cette étoile passer ?Probablement pas. Même à son point le plus proche, cette naine rouge aurait été environ 100 fois trop faible pour être visible à l’œil nu. Elle aurait toutefois pu produire de puissantes éruptions stellaires momentanément visibles depuis la Terre.L’étoile de Scholz est donc célèbre parce qu’elle nous rappelle une chose étonnante : le Système solaire n’est pas isolé. Les étoiles se déplacent constamment dans la Galaxie et, de temps en temps, certaines viennent littéralement frôler notre voisinage cosmique. Hébergé par Acast. Visitez acast.com/privacy pour plus d'informations.

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Qu'est-ce que le rayonnement de Hawking ?
2m48s2.84 MB

Un trou noir porte plutôt mal son nom. Car selon la physique moderne, il n’est pas complètement noir : il peut émettre un très faible rayonnement.C’est ce qu’on appelle le rayonnement de Hawking, du nom du physicien britannique Stephen Hawking, qui en a proposé le mécanisme en 1974.Pour comprendre, il faut d’abord rappeler ce qu’est un trou noir. C’est une région de l’espace où la gravité est tellement intense que, passé une frontière appelée « horizon des événements », rien ne peut revenir en arrière. Même la lumière ne peut plus s’en échapper.Pendant longtemps, on pensait donc qu’un trou noir ne pouvait qu’absorber de la matière et de l’énergie.Mais Hawking a montré que la situation change lorsqu’on combine la relativité générale, qui décrit la gravité, avec la physique quantique.En physique quantique, le vide n’est pas réellement vide. Il est parcouru de fluctuations permanentes des champs quantiques. On représente parfois cela, de façon simplifiée, comme l’apparition momentanée de paires de particules et d’antiparticules.Imaginez maintenant que ce phénomène se produise près de l’horizon d’un trou noir.Dans cette image simplifiée, l’une des particules peut tomber dans le trou noir tandis que l’autre parvient à s’échapper. Pour un observateur lointain, le trou noir semble alors émettre une particule.C’est le rayonnement de Hawking.Mais cette explication par des « paires de particules » n’est qu’une métaphore pédagogique. Le véritable calcul repose sur la théorie quantique des champs dans un espace-temps courbé. L’idée essentielle est que le vide quantique n’est pas défini de la même manière près d’un trou noir et pour un observateur situé très loin.Le résultat est spectaculaire : un trou noir possède une température.Plus il est massif, plus cette température est faible. Un trou noir ayant la masse du Soleil aurait une température de seulement quelques dizaines de milliardièmes de kelvin, bien plus froide que le rayonnement cosmologique qui remplit actuellement l’Univers.Mais en émettant ce rayonnement, le trou noir perd de l’énergie. Et selon la célèbre relation d’Einstein, E = mc², perdre de l’énergie revient aussi à perdre de la masse.Le trou noir s’évapore donc extrêmement lentement.Pour les trous noirs astrophysiques, cette évaporation prend des durées incroyablement longues, bien supérieures à l’âge actuel de l’Univers.Le rayonnement de Hawking est donc fascinant parce qu’il relie trois domaines fondamentaux de la physique : la gravitation, la mécanique quantique et la thermodynamique.Et surtout, il transforme complètement notre vision des trous noirs : ils ne sont pas éternels. Théoriquement, à très long terme, ils peuvent finir par disparaître. Hébergé par Acast. Visitez acast.com/privacy pour plus d'informations.

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Pourquoi les avions de ligne volent-ils tous autour de 11 000 mètres ?
2m19s1.06 MB

Quand on regarde l’altitude d’un avion de ligne en plein vol, on retrouve presque toujours le même ordre de grandeur : environ 10 000 à 12 000 mètres.Pourquoi ne pas monter beaucoup plus haut, à 15 ou 20 kilomètres, afin de profiter d’un air encore moins dense ?Parce qu’autour de 11 kilomètres se trouve une sorte de compromis idéal.Commençons par comprendre pourquoi les avions montent aussi haut.Près du sol, l’air est relativement dense. C’est pratique pour décoller, car les ailes peuvent facilement produire de la portance. Mais cette densité présente aussi un inconvénient : elle crée beaucoup de traînée, c’est-à-dire de résistance à l’avancement.En montant, l’air devient moins dense. La traînée diminue et l’avion peut parcourir davantage de kilomètres pour une même quantité de carburant. Les réacteurs bénéficient également des températures très basses rencontrées en altitude, ce qui contribue à rendre la croisière plus efficace.Alors pourquoi ne pas continuer à monter ?Parce qu’un avion a aussi besoin d’air pour voler.La portance produite par les ailes dépend notamment de la densité de l’air. Plus on monte, plus l’air se raréfie. Pour continuer à supporter le poids de l’appareil, il faut donc voler plus vite ou augmenter l’angle d’attaque des ailes.Et les moteurs rencontrent eux aussi une limite : les réacteurs aspirent de l’air pour faire fonctionner leur combustion. Lorsque cet air devient trop rare, leur poussée disponible diminue.Mais il existe un autre problème, plus surprenant.À très haute altitude, la plage de vitesses utilisables se rétrécit. Si l’avion ralentit trop, il risque le décrochage. Mais s’il accélère trop, il s’approche de sa limite de Mach : des zones d’écoulement supersonique et des ondes de choc apparaissent autour des ailes, pouvant provoquer des vibrations et une perte d’efficacité aérodynamique.Plus l’avion monte, plus ces deux limites se rapprochent. À l’extrême, on parle de « coffin corner », littéralement le « coin du cercueil ».Voilà pourquoi les avions modernes ne cherchent pas simplement à voler « le plus haut possible ».Ils cherchent l’altitude où ils consomment le moins de carburant tout en conservant suffisamment de portance, de poussée et de marge de sécurité.Et pour les grands avions de ligne subsoniques, cette zone idéale se trouve généralement autour de 11 kilomètres au-dessus de nos têtes. Hébergé par Acast. Visitez acast.com/privacy pour plus d'informations.

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Comment une plante peut-elle survivre plus de 50 ans dans un bocal fermé ?
2m22s1.08 MB

Imaginez une plante enfermée dans une bouteille, sans recevoir une seule goutte d’eau pendant des décennies… et qui continue pourtant à vivre.C’est l’expérience étonnante réalisée par le Britannique David Latimer.En 1960, il place dans une grande bouteille en verre d’environ 38 litres du terreau et une plante du genre Tradescantia, également appelée misère. Il ajoute de l’eau et laisse la plante se développer.Puis, en 1972, il l’arrose une dernière fois et ferme hermétiquement la bouteille.Depuis, plus rien ou presque n’entre ni ne sort.Alors comment la plante peut-elle survivre ?Parce que Latimer a involontairement créé un écosystème miniature presque fermé.Premier élément indispensable : l’eau.La plante absorbe l’eau présente dans le sol par ses racines. Une partie est ensuite rejetée sous forme de vapeur par les feuilles, lors d’un phénomène appelé transpiration.Mais puisque la bouteille est fermée, cette vapeur ne peut pas s’échapper. Elle se dépose sur les parois, se condense en petites gouttes puis retombe dans la terre.Autrement dit, il pleut en quelque sorte à l’intérieur de la bouteille. L’eau tourne continuellement en circuit fermé.Deuxième élément : les gaz.Grâce à la lumière qui traverse le verre, la plante réalise la photosynthèse. Elle utilise du dioxyde de carbone, de l’eau et l’énergie lumineuse pour produire des sucres qui lui servent de nourriture, tout en libérant de l’oxygène.Mais la plante respire également. Elle consomme une partie de cet oxygène et rejette du dioxyde de carbone, qui pourra ensuite être réutilisé pour la photosynthèse.Enfin, les nutriments eux-mêmes sont recyclés.Lorsque certaines feuilles meurent et tombent au sol, des micro-organismes présents dans le terreau les décomposent. Cette matière organique libère des éléments minéraux qui peuvent de nouveau être absorbés par les racines.Le système n’est toutefois pas totalement isolé.Une chose essentielle continue d’entrer : l’énergie du Soleil.C’est elle qui alimente tout le mécanisme. La bouteille est donc presque fermée pour la matière, mais ouverte pour l’énergie.L’expérience de David Latimer illustre ainsi à petite échelle le fonctionnement d’un écosystème naturel : l’eau et les nutriments y sont continuellement recyclés, tandis que l’énergie provient essentiellement du Soleil.Dans cette simple bouteille se trouve donc une sorte de Terre miniature… capable de fonctionner pendant des décennies presque toute seule. Hébergé par Acast. Visitez acast.com/privacy pour plus d'informations.

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Pourquoi le GPS ne fonctionnerait-il pas sans Einstein ?
2m31s1.16 MB

Quand votre téléphone vous indique votre position à quelques mètres près, il utilise une technologie qui dépend directement… de la théorie de la relativité d’Einstein.Et sans correction, votre GPS accumulerait rapidement des erreurs de plusieurs kilomètres.Pour comprendre pourquoi, il faut monter à environ 20 000 kilomètres au-dessus de la Terre, là où orbitent les satellites GPS.Chacun transporte des horloges atomiques extrêmement précises. Le principe est simple : les satellites envoient en permanence des signaux indiquant l’heure exacte à laquelle ils ont été émis. Votre téléphone mesure le temps mis par ces signaux pour arriver jusqu’à lui et en déduit la distance qui le sépare de plusieurs satellites.Mais il existe un problème étonnant : le temps ne s’écoule pas exactement à la même vitesse dans les satellites et sur Terre.Et cela tient à deux effets prédits par Einstein.Le premier vient de la relativité restreinte.Les satellites GPS se déplacent à près de 14 000 kilomètres par heure. Or, selon Einstein, plus un objet se déplace rapidement, plus son temps ralentit par rapport à celui d’un observateur moins rapide.Résultat : à cause de leur vitesse, les horloges des satellites retardent d’environ 7 microsecondes par jour.Mais un deuxième phénomène produit exactement l’effet inverse.Selon la relativité générale, la gravité modifie elle aussi l’écoulement du temps. Plus la gravité est forte, plus le temps ralentit.Or les satellites se trouvent très loin de la surface terrestre, là où l’influence gravitationnelle de la Terre est plus faible.Leurs horloges avancent donc plus vite : environ 45 microsecondes par jour par rapport à celles situées au sol.Faisons maintenant le calcul.45 microsecondes d’avance, moins 7 microsecondes de retard : le bilan est d’environ 38 microsecondes d’avance chaque jour.Cela paraît insignifiant.Mais la lumière parcourt environ 300 mètres en une microseconde. Un décalage de 38 microsecondes représente donc plus de 11 kilomètres.Pour éviter cette dérive, les ingénieurs règlent les horloges des satellites de manière à anticiper l’effet relativiste. D’autres corrections sont ensuite appliquées depuis le sol.Ainsi, chaque fois que vous utilisez Google Maps, suivez un itinéraire en voiture ou qu’un avion détermine précisément sa position, une théorie formulée par Einstein au début du XXᵉ siècle travaille discrètement en arrière-plan. Hébergé par Acast. Visitez acast.com/privacy pour plus d'informations.

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Pourquoi le Mississippi a-t-il coulé à l’envers ?
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Le 7 février 1812, des voyageurs naviguant sur le Mississippi assistent à une scène presque impossible : par endroits, les eaux du gigantesque fleuve semblent soudain remonter vers le nord, à contre-courant.À l’origine de ce phénomène se trouve l’un des plus puissants tremblements de terre jamais survenus dans le centre des États-Unis.Depuis décembre 1811, la région de New Madrid, dans l’actuel Missouri, est secouée par une extraordinaire série de séismes. Trois événements principaux atteignent probablement une magnitude supérieure à 7. Celui du 7 février 1812 est particulièrement violent.Or New Madrid se trouve juste à côté du Mississippi.Lorsque le sous-sol se fracture, le paysage entier est bouleversé. Certaines zones s’affaissent de plusieurs mètres, tandis que d’autres se soulèvent. Des berges s’effondrent, des îles disparaissent, le sol se liquéfie et de gigantesques quantités de sable et d’eau remontent à la surface.Mais surtout, le fond même du Mississippi se déforme.À certains endroits, le mouvement de la faille soulève brutalement le lit du fleuve et forme temporairement des obstacles, voire des sortes de rapides et de petites cascades. L’eau qui descend normalement vers le golfe du Mexique se retrouve soudain freinée.Elle s’accumule alors derrière ces nouveaux obstacles.Simultanément, le mouvement du sol engendre d’énormes vagues dans le fleuve. Certaines se déplacent vers l’amont, donc dans la direction opposée au courant naturel.Pour les marins présents sur place, le spectacle donne l’impression que le Mississippi tout entier s’est mis à couler à l’envers. Des témoignages racontent effectivement que le phénomène aurait duré plusieurs heures.Il faut cependant apporter une nuance.Les géologues ne pensent pas nécessairement que tout le débit du Mississippi s’est inversé de manière uniforme. Il s’agissait probablement d’un mélange de reflux locaux, de vagues remontant le courant et de retenues temporaires provoquées par les déformations du lit.Puis, progressivement, l’eau a franchi ou contourné les obstacles et le courant normal vers le sud s’est rétabli.Le séisme a néanmoins laissé des traces durables. Des terrains ont été déplacés de plusieurs mètres et le lac Reelfoot, dans le Tennessee, s’est notamment formé à la suite de l’affaissement du sol.Ainsi, pendant quelques heures en 1812, l’un des plus grands fleuves du monde a semblé défier la gravité.Mais ce n’était pas le Mississippi qui avait changé de destination.C’était la terre sous ses eaux qui venait brutalement de changer de forme. Hébergé par Acast. Visitez acast.com/privacy pour plus d'informations.

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Pourquoi a-t-on utilisé des livres pour construire une autoroute ?
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Cela ressemble à une mauvaise blague sur la littérature : en Angleterre, des millions de livres ont fini sous les roues des automobilistes.L’histoire se déroule sur la M6, l’une des principales autoroutes britanniques.Lors de travaux, les ingénieurs cherchent à fabriquer un revêtement capable notamment de réduire le bruit produit par la circulation. Car lorsqu’une voiture roule à grande vitesse, une grande partie du bruit ne provient plus du moteur, mais du contact entre les pneus et la chaussée.Or, pour obtenir un revêtement plus silencieux, on peut utiliser ce qu’on appelle un asphalte poreux.Contrairement à une chaussée parfaitement compacte, ce matériau contient une multitude de minuscules espaces remplis d’air.Ces pores présentent deux avantages.D’abord, ils permettent à l’eau de pluie de pénétrer dans le revêtement puis d’être évacuée. Cela réduit les projections d’eau et améliore la visibilité lorsqu’il pleut.Mais surtout, cette structure peut absorber une partie des ondes sonores produites par les pneus, au lieu de les réfléchir vers les automobilistes et les riverains.Reste un problème : comment fabriquer un asphalte suffisamment poreux sans qu’il devienne fragile ?C’est ici qu’intervient le papier.Pour certains revêtements routiers, on ajoute au mélange des fibres de cellulose. Elles jouent notamment un rôle de stabilisateur : elles absorbent une partie du bitume et évitent qu’il ne s’écoule ou ne se sépare des granulats pendant la fabrication, le transport et la pose.Et la cellulose peut parfaitement provenir de papier recyclé.Pour des travaux réalisés sur la M6, des millions de livres invendus auraient ainsi été recyclés. Les ouvrages ont été broyés afin d’en récupérer les fibres, ensuite utilisées dans le matériau routier.On parle d’environ 2,5 millions de livres.Évidemment, si vous découpez aujourd’hui un morceau de cette autoroute, vous ne trouverez pas un chapitre de roman entre deux cailloux.Le papier ne constitue qu’une petite partie du matériau. Une fois transformées, ses fibres sont mélangées au bitume et aux granulats qui forment l’essentiel du revêtement.Et contrairement à ce que l’on pourrait imaginer, ce ne sont pas directement les propriétés acoustiques du papier qui rendent principalement la route plus silencieuse.Les fibres permettent surtout de fabriquer et de stabiliser un revêtement poreux. C’est principalement cette porosité qui contribue ensuite à absorber le bruit.Voilà comment des livres que personne n’avait achetés ont trouvé une seconde vie particulièrement inattendue.Ils n’ont pas été lus.Mais ils ont tout de même fini par faire partie d’une grande histoire : celle d’une autoroute britannique. Hébergé par Acast. Visitez acast.com/privacy pour plus d'informations.

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Pourquoi nos ordinateurs n’utilisent-ils pas trois chiffres au lieu de deux ?
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Tous les ordinateurs qui nous entourent fonctionnent essentiellement avec deux chiffres : 0 et 1.C'est ce qu'on appelle le système binaire.À l'intérieur d'un processeur, ces deux valeurs correspondent à deux états physiques distincts, par exemple deux niveaux de tension électrique. Chaque unité d'information ainsi représentée constitue un « bit ».Mais pourquoi seulement deux états ?En théorie, rien n'interdit d'en utiliser trois.C'est précisément le principe d'un ordinateur trinaire, parfois appelé ordinateur ternaire.Au lieu de manipuler des bits pouvant prendre les valeurs 0 ou 1, il utilise des « trits », capables de représenter trois valeurs.On peut choisir 0, 1 et 2. Mais une solution particulièrement intéressante consiste à utiliser -1, 0 et +1. On parle alors de système ternaire équilibré.Cette différence paraît minuscule. Pourtant, elle change profondément la manière dont les nombres sont représentés.Prenons un exemple très simple.Avec deux bits binaires, on peut représenter quatre combinaisons différentes : 00, 01, 10 et 11.Avec deux trits, on en obtient neuf.À nombre égal d'unités, le système ternaire peut donc transporter davantage d'information. Certaines opérations mathématiques peuvent également être réalisées de manière particulièrement élégante avec le ternaire équilibré, notamment lorsqu'il faut manipuler des nombres positifs et négatifs.Et contrairement à ce qu'on pourrait croire, cette idée n'est pas purement théorique.En 1958, à l'université d'État de Moscou, une équipe dirigée par l'ingénieur soviétique Nikolaï Broussentsov, avec notamment le mathématicien Sergueï Sobolev, développe un véritable ordinateur ternaire.Son nom : Setun.La machine utilise le ternaire équilibré et devient l'exemple historique le plus célèbre d'ordinateur fonctionnant réellement selon cette logique.Setun sera même produit à plusieurs dizaines d'exemplaires et utilisé dans différentes institutions soviétiques.Alors pourquoi nos ordinateurs actuels ne fonctionnent-ils pas avec trois états ?Principalement parce que l'électronique binaire s'est révélée extrêmement pratique.Avec deux états électriques clairement séparés, il est relativement facile de distinguer un 0 d'un 1, même lorsqu'un signal est légèrement perturbé. Avec trois niveaux, il faut distinguer plus finement les états, ce qui complique la conception des circuits et peut réduire leur tolérance au bruit.Surtout, toute l'industrie informatique s'est développée autour du binaire : transistors, processeurs, mémoires, logiciels et standards.Mais le ternaire n'a pas totalement disparu.Des chercheurs continuent d'étudier des composants capables de manipuler plusieurs états logiques, notamment pour certaines architectures émergentes.Setun rappelle donc quelque chose d'essentiel : le règne du 0 et du 1 n'est pas une loi fondamentale de l'informatique.C'est avant tout un choix technologique. Hébergé par Acast. Visitez acast.com/privacy pour plus d'informations.

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