Compost cosmique

Dans le ciel, cette semaine…

  • Saturne rase l’horizon à l’ouest après le coucher du Soleil.
  • Jupiter se lève vers 23 h et Mars autour de 3 h.
  • La Lune entrera dans son dernier quartier le 21 août.

Ken Tapping, le 17 août 2011

Une anecdote qu’on raconte souvent au sujet d’Albert Einstein est qu’il était capable de mesurer l’univers sur le dos d’une enveloppe alors que le reste du monde a besoin d’un gros télescope pour y parvenir. Comme c’est souvent le cas avec les histoires de ce genre, il y a exagération. Néanmoins, Einstein s’est fort probablement servi d’un des instruments les plus utiles de la science, un outil que chacun finit tôt ou tard par employer. En effet, quand ils conversent avec leurs collègues en buvant un café et souhaitent illustrer ce dont ils parlent, les scientifiques attrapent souvent un bout de papier, une enveloppe qui traîne, par exemple, une serviette ou une autre surface propice au crayonnage, et effectuent un calcul à main levée.

Pareil calcul réduit un problème à sa plus simple expression. En effet, sans traité à proximité, force est d’utiliser la physique qui s’est gravée dans la tête et de recourir à l’information solidement établie et reconnue par tous, donc qui vient aisément à la mémoire. De tels calculs aboutissent rarement à une réponse précise, mais ils vous situent, parfois même mieux, et permettent habituellement de savoir si un problème vaut ou pas la peine d’être examiné de plus près. Il arrive très souvent qu’une approche aussi simple entraîne des réponses fort intrigantes. Voici un exemple où une mesure élémentaire combinée à des mathématiques, de la physique du secondaire et à quelques faits bien établis, aboutit à quelque chose de passablement surprenant

Notre système solaire

Notre système solaire

Un bout de carton noir qu’on oppose au Soleil une journée où il fait très beau deviendra vite chaud parce qu’il capte près de 1 400 watts d’énergie. Imaginez que ce carton n’est qu’un mètre carré d’une énorme sphère de carton noir enveloppant le Soleil, une sphère dont le diamètre correspond à celui de l’orbite terrestre. Une telle sphère captera toute l’énergie du Soleil. Inutile de la fabriquer, on peut facilement en calculer la superficie, puis multiplier celle-ci par la puissance que capte chaque mètre carré pour arriver à la quantité totale d’énergie libérée par le Soleil. Le résultat est un nombre colossal : quatre suivi de 26 zéros. Énorme, et pourtant certaines étoiles en produisent 100 000 fois plus!

Poursuivons. Le Soleil mesure environ 1,4 million de kilomètres de diamètre. En combinant la physique élémentaire à la science qu’est l’héliosismologie, il est possible de se faire une idée générale de l’intérieur de l’étoile, tout comme la sismologie nous révèle ce que cache la croûte terrestre. On a découvert que toute cette énergie émane de la fusion nucléaire au cœur de l’astre, un cœur d’environ 350 000 km de diamètre et dont le volume correspond approximativement au chiffre deux suivi de 25 zéros. En divisant ce nombre par la quantité totale d’énergie produite, on obtient la production moyenne d’énergie par mètre cube pour le cœur du Soleil. Le résultat est assez étonnant : moins de 20 watts. Une ampoule électrique en produit davantage! Le corps d’un être humain moyen en libère dix fois plus. Un tas de compost aussi!

La grande différence est que chaque mètre cube de Soleil continuera de produire cette chaleur pendant des millions, voire des milliards d’années en raison de la formidable quantité d’hydrogène compactée dans ce mètre cube. D’un autre côté, n’importe quel jardinier le confirmera : il vaut mieux que le compost termine son travail beaucoup plus rapidement.

Ken Tapping est astronome à l’Observatoire de radio-astrophysique du Conseil national de recherches, à Penticton (C.-B.), V2A 6J9.

Téléphone : 250-497-2300
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