Les questions & hics résolus

Les étoiles vous guident...

Vous trouverez pour chaque article un indice étoilé correspondant au niveau de connaissances scientifiques recommandé pour profiter pleinement des informations y figurant :
Le symbole 'aucune étoile' : signifie qu'aucune connaissance n'est requise.
A l'inverse le symbole 5 étoiles : signifie un contenu hautement scientifique.
Vous trouverez dans certains cas les ressources requises en cliquant sur les étoiles. Pensez de même à cliquer sur
[kesako?] dans les articles!
Samedi 10 mai 2008

La danse du ciel

Niveau scientifique recommandé : Débutant confirmé [Click!]

 

 

 
Aussi appelées aurores boréales dans hémisphère Nord et aurores australes dans hémisphère Sud, les aurores polaires sont des phénomènes lumineux vieux comme le monde.


 

Aurores Boréales en Alaska


Superposition de deux images satellite

 

 

Jusqu'au début du XXe siècle, les aurores polaires, mystérieux voiles de lumière, étaient considérées comme la résultante de la réflexion de la lumière solaire sur les glace polaires. Cette croyance, aujourd'hui abolit, accusait toutefois le vrai responsable : le Soleil. La surface turbulente de notre étoile rejette dans l'espace des atomes et des particules subatomiques [kesako?]. Lors de violentes tempêtes solaires, une grande quantité de ces particules sont simplement déviées par la magnétosphère terrestre. Cependant une fraction du flux parvient aux pôles, où le champ magnétique présente une brêche. Les particules arrivent alors droit dans l'atmosphère et excitent les atomes d'oxygène et d'azote, lesquels deviennent subitement lumineux : c'est la création des aurores polaires.





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Lundi 28 avril 2008

Parution dans le numéro 912 du magazine Courrier International : extraits du magazine New Scientist (Londres).
Titre original : inconnu, Traduction : Courrier International 

 


Quand les physiciens rêvent de Stargate SG1...
Niveau scientifique recommandé : Intermédiaire


Si l’on en croit certains  mathématiciens russes, 2008 sera une année mémorable. Aussi extraordinaire que cela puisse paraître, peut-être verrons-nous l’humanité créer sans le vouloir sa première machine à voyager dans le temps et peut-être verrons-nous débarquer nos premiers visiteurs du futur – lesquels se déplaceront en voiture volante et porteront à tous les coups des combinaisons argentées, comme l’impose la mode du futur-fiction.
Ces théoriciens spéculent que, lors de l’inauguration, tant retardée, du grand collisionneur de hadrons (LHC), à la frontière franco-suisse, les scientifiques et notables assemblés pourraient avoir la surprise de leur vie. Car, grâce à quelque vague probabilité rôdant au large des rivages les plus fous de la physique, le LHC pourrait se muer en machine à voyager dans le temps et pourrait plus précisément devenir l’extrémité d’une “courbe fermée du genre temps” reliée au futur. Ou, pis encore, il accoucherait d’une étrange particule subatomique baptisée “strangelet”, capable d’engloutir l’Univers entier. Voilà les histoires qui circulent en physique et en cosmologie ces temps-ci. Autrefois, ce n’était qu’affaire de calculs purs et durs et de décalage vers le rouge de galaxies, sujets a priori déjà bien assez impressionnants comme ça.
Tout cela a-t-il seulement un lien quelconque avec la réalité ? Ou le monde de la physique serait-il coupable de chercher à se rendre plus glamour, s’éloignant du domaine des données vérifiables pour croiser dans l’univers plus abordable de la pornographie scientifique ? Outre les machines à voyager dans le temps accidentelles, on nous inflige les cordes cosmiques, gigantesques filaments de superchose qui tordent et déchirent l’espace-temps comme filerait une paire de collants célestes, et les branes qui s’entrechoquent, blocs mathématiques titanesques qui donnent naissance au big bang dans l’univers ekpyrotique délicieusement exotique de Neil Turok [l’un des fondateurs de la théorie des cordes].
Ça ne vous paraît pas encore assez dingue ? Et les multivers ? En 2007, l’astronome royal Martin Rees nous a régalés d’une conférence sur la possibilité – la probabilité, même – de mondes multiples. Une infinité de réalités parallèles existant dans une superréalité colossale à côté de laquelle notre conception de l’Univers est à peu près aussi insignifiante qu’un moustique sur le derrière d’un éléphant. Ne vous méprenez pas, j’adore les univers parallèles. J’aime l’idée qu’à dix puissance dix puissance dix puissance cent années lumière d’ici se trouve un autre moi, assis devant son ordinateur, en train d’écrire ce même article dans un monde qui est exactement le même que le mien, sauf que le levier de vitesses de sa Honda Accord est d'un ton de gris légèrement différent. Et j'adore l'idée que chaque fois qu'une particule subatomique se balade, toute une création est déclenchée. Oubliez les chats à demi-morts dans des boîtes, là, nous évoquons des mondes où Hitler a gagné la Second Guerre mondiale, ou qui n'ont pas connu Hitler, ni de Seconde Guerre mondiale, ni aucune Honda Accord.
 


Dessin de James Fryer paru dans

Scottish Times Educational Supplement
Edimbourg
.




Il est quand même amusant d’apprendre que des scientifiques sérieux considèrent que les fabuleuses réalités alternatives des romans de Philip Pullman [édités en France chez Gallimard] pourraient représenter une description exacte de la réalité (car, dans un multivers de dimensions et de portée infinies, il y aura, en d’autres lieux et d’autres temps, un monde où une petite fille du nom de Lyra se liera d’amitié avec un ours polaire parlant et où les âmes des gens prendront la forme d’animaux familiers). Amusant, certes, mais est-ce si inoffensif ? Les scientifiques – et les gens comme moi qui soutiennent la science – ne demandent pas mieux que de déverser leur mépris sur les astrologues, les homéopathes, les cinglés des ovnis et autres crop circles, voire sur la brigade des défenseurs de la Création en seulement sept jours, qui croient tous béatement et sans l’ombre d’un début de preuve à des balivernes avant même d’avoir pris leur petit déjeuner.

Montrez-nous des données vérifiables, déclarons-nous à ces âmes perdues.
Où sont vos expériences ? Et que dire du rasoir d’Occam, ce principe qui veut qu’une explication soit aussi simple que possible ? Le jardin est déjà bien assez beau, assurons-nous, sans qu’il soit besoin de le peupler de fées. Le danger,c’est que,sur les rives les plus sauvages de la physique, ces critères ne sont souvent pas respectés non plus. Pour l’heure, aucune observation ne prouve l’existence de cordes cosmiques. Difficile de lancer une expérience sur un multivers. En ce sens, certaines de ces idées ne sont pas si éloignées, conceptuellement, des soucoupes volantes et de l’homéopathie. Si nous sommes prêts à rejeter les fantômes comme étant, disons, grotesques sous prétexte que, d’une part, nous ne disposons d’aucune preuve par l’observation de leur existence et que, d’autre part, leur existence même nous obligerait à tout repenser, le même argument ne s’applique-t-il pas aux univers simulés et aux machines à voyager dans le temps ? Ne nous rendons-nous pas coupables de préjugés envers certaines idées improbables au profit d’autres ? Pour croire aux fantômes, il faut un tout autre état d’esprit que pour défendre des mondes parallèles ou des cordes cosmiques. Mais pensons-nous que des voyageurs temporels vont débarquer au LHC ? Ou bien ne sommes-nous pas, nous aussi, en train de voir des fées tout au fond du jardin ?

Michael Hanlon
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Mercredi 19 mars 2008
Lex-hic : l'atome Niveau scientifique recommandé : Débutant [Click!]


En un mot :
Le plus petit élément dont est composée la matière.


Développement :
Le modèle de l'atome (du grec 'atomos' = insécable) est de nos jours totalement admis par la communauté scientifique. En effet depuis les première intuitions des philosophes présocratiques, notamment Leucippe, (env. 460-370 av. J.-C.), Démocrite et, plus tard, Épicure, ce modèle s'est avéré des plus fiables.
Le principe en est simple : la matière, quelle qu'elle soit  et quel que soit son état physique (solide, liquide, gazeux) est composée de particules infiniment petites et nombreuses qui, scindées, formes des ensembles macroscopiques (visibles à l'oeil nu). La comparaison avec la dune formée de grains de sable est intuitive et fait que nous acceptons tous sans difficulté cette vérité.
A ce stade notre connaissance de la matière est celle des scientifiques du début du 19e siècle. En 1887, Joseph John Thomson découvre l'existence d'un particule encore plus petite que l'atome, et qui le compose : l'électron. Peut de temps après, les scientifiques parlent de neutrons et de protons...
Le modèle de l'atome est alors modifié pour être compatible avec les récentes découvertes : le nuage électronique et le noyau atomique sont nés. L'atome est désormais composé d'un agrégat de nucléons (neutrons et protons) autour duquel gravitent des électrons formant un nuage :

atome.png
Représentation d'un atome (Helium) composé de 2 neutrons (bleu), 2 protons (rouge) et d'un nuage d'électrons. Remarquez l'échelle : 1 Angström = 10-10 [kesako?] mètres .


On notera que la distance entre le noyau et la première couche d'électrons est gigantesque comparée à celle de l'atome entier. En effet, si on imagine un atome comme une balle de tennis de table posée au milieu du Stade de France, l'électron le plus proche serait un grain de sable... sur le parking! Et qu'en est-il de tout le reste? Qu'y a-t-il entre le noyau et les électrons? Pas de l'air puisque l'on a vu que les gaz eux-sont même composés d'atomes... la réponse est simple : RIEN. Du vide. La matière est donc composée à plus de 99% de vide.
Si ce dernier paragraphe vous laisse septique, dites-vous bien que les scientifiques l'ont été de même bien longtemps. Qui irait croire que sans tout ce vide, l'univers tout entier rentrerait dans un dé à coudre? ;)
 
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Jeudi 14 février 2008
 
Trouvez le Nord de jour comme de nuit!
Niveau scientifique recommandé : Tout public




 
Depuis toujours, l'un des outils les plus utilisés pour s'orienter sur Terre est la boussole. La boussole utilise le champs magnétique  terrestre pour indiquer le Nord magnétique. Aussi  toutes nos cartes et plans sont orientés suivant ce phare naturel.
Mais que faire pour s'orienter sans boussole? Des  repères universels sont necessaires, et encore une fois, la nature, ou plutôt l'univers nous offre ses services.


1. De jour :


La première solution consiste à repèrer la position du soleil en fonction de l'heure. Le soleil se lève à l'Est, passe au Sud à midi (heure solaire), et se couche à l'Ouest. Pour repèrer le Nord, notez la position du soleil par rapport à la votre, ou regardez votre ombre. En fonction de l'heure, vous devez savoir si le soleil est à l'est, au Sud, au Sud-Est etc... Ainsi vous obtenez une direction cardinale, le Nord est à portée de main!
Vous pouvez trouver sur le site Avenir-Energies.com une animation flash très complète et claire pour vous familiariser avec cette methode.

NOTE : Dans l'émisphère Sud, même méthode mais le soleil passe au Nord à midi heure solaire.






La seconde methode est similaire, mais l'utilisation d'une montre permet de ne pas avoir à effectuer de calculs d'angles. La methode est simple : remonter votre montre pour qu'elle affiche l'heure solaire (remonter d'une heure en "heure d'hiver" et de deux heures en "heure d'été"). Ensuite, pointer l'aiguille des heures en direction du soleil. Le Sud est alors en direction de la bissectrice (droite qui coupe un angle en deux angles égaux) du plus petit angle formé par l'aiguille des heures et la direction du chiffre 12. Le Nord est alors tout simplement... de l'autre côté! (voir illustration).


NOTE : cette methode ne fonctionne en France que de 6h à 18h. Dans l'émisphère Sud, le Nord sera directement indiqué par la bissectrice.




2. De nuit :

grande_ourse.jpg
La nuit, tous les chats sont gris... et le soleil aussi! Heureusement, ses soeurs les étoiles sont là pour nous guider! La première chose à faire est de trouver La Grande Ourse (uniquement dans l'émisphère Nord). Cette constellation est facilement reperable dans le ciel, et resemble à une casserole, ou un chariot.





L'étape suivante est simple : imaginez une droite qui prolonge l'avant du chariot, vers le haut de celui-ci. A environ 5 fois la hauteur du chariot vous trouverez une étoile : l'étoile polaire. BINGO! Cette étoile est la seule du ciel qui soit immobile (du moins de nos jours).

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Enfin, ramenez par la pensée cette étoile sur l'horizon, et vous obtiendrez la direction du Nord!

nord.jpg




Vous n'avez desormais plus aucune raison d'être desorienté!
 
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Jeudi 31 janvier 2008
Lex-hic : le poids
Niveau scientifique recommandé : Débutant confirmé


En un mot:
Le poids = La force qui vous "pousse vers le bas" et vous empêche de décoller.

Developpement:
Quand vous entendez "J'ai encore pris du poids" répondez "Va sur la Lune tu t'y sentira mieux!". [Tous comptes faits, évitez ou vous risquerez la mise en orbite...]
En effet, votre poids change selon le lieu où il est calculé. Vous avez bien lu calculé et non mesuré ou pesé. Ce que nous appelons tous 'poids' est en fait la 'masse'. Celle-ci est invariante : que vous soyez sur Terre, sur la Lune ou ailleurs, votre masse sera toujours la même, et s'exprimera en kilogrammes (Kg). Le poids quant à lui est une force et s'exprime donc en Newton (N). Il se calcule selon la relation :
P=m*g
où m est la masse de l'objet considéré. g est ce que l'on appelle une constante de gravitation. Le principe est simple : plus la planète sur laquelle vous vous tenez est lourde (c'est à dire plus sa masse est élevée) plus g est grande. C'est pour cela que sur la Lune, plus légère que la Terre, les astronautes peuvent battre les records de saut en longueur dans leurs combinaisons!!!
Pour les plus scientifiques (ou curieux), on peut généraliser la formule P=m*G. En effet, même si deux corps (objets) ne sont pas en contact direct, ils exercent l'un sur l'autre une attraction. La formule devient alors :
force_gravitationnelle.pngoù m1 et m2 sont les masses de chacun des corps et r la distance qui les sépare. Attention ici G a changé, ce n'est plus le facteur dû à la masse d'une planète mais une constance valable en tout temps, en tout lieu et à toute échelle. On remarque que la force d'attraction augmente quand la distance diminue et/ou quand les masses augmentent.

Et dire que tout ceci est sortit de l'esprit d'un certain Newton après qu'une pomme lui soit tombé sur la tête...
 
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Mercredi 23 janvier 2008

 

Le ciel est-il bleu?

Niveau scientifique recommandé : Débutant

 


Sur la Lune, et partout dans l'espace, le ciel est noir, parsemé d'étoiles scintillantes. Pourtant sur Terre, si vous levez les yeux par beau temps, vous ne verrez aucune étoile, pas même la Lune, mais un grand plafond bleu. Alors, pourquoi le ciel est-il bleu?

La science répondre à cette question! Premièrement, notons que le soleil nous envoie de la lumière blanche. La lumière blanche est composée de toutes les couleurs (visibles lors d'un arc en ciel) qui composent sont 'spectre' (voir figure 1). Chaque couleur correspond à un rayon caractérisé par sa vitesse (longueur d'onde). Plus cette dernière est petite, plus l'onde vire au violet, et plus elle est grande, plus l'onde tend vers le rouge. Dans l'espace, la lumière se déplace en ligne droite. Mais en entrant dans l'atmosphere (ce que nous appelons le ciel), elle se heurte à de nombreuses molécules de gaz qui se mettent alors à vibrer, et à disperser la lumière dans toutes les directions (tout comme votre doigt vibre et disperse l'eau si vous l'appliquez à la sortie d'un tuyau d'arrosage). L'azote et l'oxygène, majoritaires dans l'atmosphere, diffusent plus facilement les rayons aux courtes longueurs d'ondes. Ces rayons correspondent au magenta, bleu, cyan et vert. Les quatres couleurs sont donc mélangées et dispersées dans l'atmosphère qui nous apparaît alors comme un plafond "bleu ciel". Les autres rayons eux, ne sont pas déviés, le soleil nous semble donc coloré d'un mélange des couleurs restantes : jaune, orange et rouge (figure 2).

Lors des couchers de soleils, les rayons traversent une couche plus épaisse de gaz (lumière rasante), les grandes longueurs d'onde sont alors elles aussi dispersées, le jaune-orangé s'ajoute au magenta, bleu, cyan et vert pour donner sa couleur rougeâtre au ciel,  et le soleil nous apparait dépourvu de jaune : rouge-orangé.
 

 

 

Spectre de la lumière blanche

Figure 1 : la lumière blanche que nous envoie le soleil est
composée de toutes les couleurs de l'arc en ciel.


Diffusion de la lumière bleue

Figure 2 : La lumière bleue est dispersée, les autres couleurs
nous parviennent en ligne droite.

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Mercredi 23 janvier 2008

Bienvenue dans la BoitAHic!

La BoitAHic est  l'endroit où vous pouvez poser des questions qui relèvent, ou peuvent relever des sciences.
De "1+1=?" à "La relativité générale doit-elle être reformée?",  laissez toutes vos questions en commentaire sur cet article et nous tenterons d'y répondre  en restant bien sûr compréhenssible par tous!
Les solutions apportées à vos questions seront publiées et repertoriées ici-même.

A vos hics!
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Mardi 22 janvier 2008
Lex-hic : les puissances de 10
Niveau scientifique recommandé : Tout public


Vous trouverez sur ce blog quantité de nombres écrits sous forme scientifique, càd sous forme de puissance de 10. Voici comment les interpréter :

Les puissances de 10 permettent d'écrire des nombre extrèmement petits ou extrèmement grands en utilisant de simples chiffres. L'exposant de 10 indique un rang de décalage de la virgule, effectué vers la gauche s'il est positif, et vers la droite s'il est négatif.


Voici quelques exemples : 

1.101 = 10
1.103 = 1000
2,38.108 = 238000000
1.10-10 = 0,0000000001
1.10-1 = 0,1
15,6.10-5 = 0,000156
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Lundi 21 janvier 2008
... Le ciel nous tombe-t-il sur la tête?
Niveau scientifique recommandé : Débutant [Click!]



 
Non, ne fuyez pas, vous n'iriez pas bien loin...
Vous découvrirez dans cet article que la chute libre n'implique pas toujours un contact avec le sol. En effet, les scientifiques sont formels : la Lune est en perpetuelle chute libre. Mais alors, il y a un hic! Comment la Lune peut elle subsister en chute libre sans jamais heurter la Terre? 

Tout d'abord, qu'est-ce qu'une chute libre? Au sens physique du terme, la chute libre est le mouvement d'un corps (objet) soumis uniquement à son poids [kesako?].
Au quatrième siècle avant Jesus Christ, le philosophe Aristote tente d'apporter une explication : il distingue les objets du monde 'permanent' dits supra-lunaires (la Lune elle-même et les ce qui subsiste au-delà) et qui suivent des trajectoires circulaires des objets 'corrompus' dits sublunaires. Cette première approche issue de l'observation sera rapidement critiquée.
De nos jours, les Hommes de sciences optent pour une physique universelle, qui s'applique en tout point de l'univers. La réponse à notre question est alors légèrement plus complexe :
Imaginons un lanceur de balles de tennis. Celui-ci envoi des balles horizontalement, à hauteur. Si le réglage de vitesse de la balle est faible [resp. élevé], cette dernière chutera rapidement [resp. lentement]. La distance parcourue avant d'heurter le sol est alors proportionelle à la vitesse.
Considerons desormais cette même situation en incluant la courbure de la surface terrestre. Nous pouvons imaginer un réglage tel que la balle chute en suivant cette courbure; la balle tombe en quelque sorte en même temps que la Terre se courbe. La balle trace alors un cercle concentrique (de même centre) que la Terre.
C'est approximativement ce qui se passe entre la terre et la Lune : cette dernière à reçu lors de sa création une vitesse initiale en parfaite correlation avec sa masse.
C'est donc certain, la Lune est en chute libre, mais ne craignez-rien, le ciel ne nous tombera pas [tout de suite] sur la tête.

 

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La trajectoire dépend de la vitesse initiale v0.
Cette dernière croît avec la distance parcourue.

 

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Il y a un hic!

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