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2 octobre 2018 2 02 /10 /octobre /2018 15:11

20 minutes

Des membres des délégations internationales jouent avec un globe géant, lors de la conférence de la COP22, le 18 novembre 2017 à Marrakech, au Maroc. 

Les experts parviendront-ils à trouver une solution pour limiter le réchauffement climatique à 1,5 °C ? Les délégués des Etats de l’ONU, réunis à Incheon en Corée du Sud à partir de ce lundi 1er octobre, vont se pencher sur le dernier rapport des scientifiques du Giec consacré à la montée des dérèglements climatiques et au retard pris pour les contrer.

Ce texte, soumis à leur approbation, a été élaboré à partir de 6.000 études scientifiques et met en garde contre des impacts forts à 1,5 °C de réchauffement. Le rapport liste les options, désormais limitées, pour agir si le monde veut rester sous ce seuil (dont 1 °C est déjà acquis du fait des gaz à effet de serre déjà émis).

Rester « bien en deçà de 2°C »

C’est à la COP21 à Paris fin 2015 que l’ONU avait chargé son Groupe des experts duclimat (Giec) de produire un rapport sur l’objectif 1,5 °C. Les Etats venaient de s’engager à réduire leurs émissions pour rester « bien en deçà de 2°C » par rapport à l’ère pré-industrielle. L’ajout de l’engagement à « poursuivre les efforts pour limiter la hausse à 1,5 °C », arraché en dernière minute, était d’abord une revendication des Etats les plus vulnérables, comme les petites îles.

Mais la recherche en a depuis précisé les implications et revu le curseur des risques, dans un monde déjà secoué par une recrudescence de vagues de chaleur et autres feux de forêts. « Il y a trois ans il n’y avait pas beaucoup de littérature scientifique sur un réchauffement à 1,5 °C, » explique Jim Skea, professeur à l’Imperial College de Londres et co-président du Giec.

Une nette différence d’impacts entre 1,5 et 2°C

Le rapport de 400 pages décrit aujourd’hui une nette différence d’impacts entre 1,5 et 2°C, et ce partout, qu'il s'agisse d'ampleur des canicules, d'extinctions d'espèces ou de productivité agricole. « C’est important car ça clarifie la question : oui, ça fait une grosse différence (1,5 ou 2) », dit Laurence Tubiana, architecte de l’accord de Paris. « Je me souviens de discussions avec pas mal de pays avant Paris, on nous disait : pourquoi 2°C ? pourquoi pas 2,5°C ? »

Pour autant, est-il encore faisable de rester à +1,5 °C ? Et, ce, alors que 2017 a vu les émissions mondiales issues de l’énergie repartir à la hausse. « On ne donne pas de réponse simple », prévient la climatologue Valérie Masson-Delmotte, qui co-présidera cette session coréenne du Giec. Mais « on est maintenant à la croisée des chemins. Regarder 1,5 °C, c’est regarder ce qui va nous arriver, dans notre vie, pas à la génération suivante ».

Une révision des engagements de 2015 prévue à la COP24

Stabiliser à 1,5 °C exige une neutralité en émissions de CO2 au milieu du siècle, note aussi le projet de texte : ne plus émettre dans l’atmosphère plus que ce que nous sommes capables d’en retirer.

L’ONU n’a pas fixé la date de sortie de ce rapport de manière anodine : dans deux mois, aux négociations climat de la COP24, prévue en Pologne, les pays doivent entamer un processus de révision de leurs engagements de 2015, insuffisants car promesse d’un monde à +3°C. La réunion doit durer jusqu’à vendredi 5 octobre, mais le rapport doit être rendu public officiellement lundi 8 octobre.

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22 septembre 2018 6 22 /09 /septembre /2018 15:15

Qu’est-ce qu’un changement climatique ? et pourquoi il nous demande un développement durable

Jean-Claude Duplessy

Jean-Claude Duplessy, membre de l'Académie des sciences, intervient à l'Académie des sciences, devant des lycéens, dans le cadre de la semaine européenne du développement durable 2017

Les changements de conditions climatiques depuis que des relevés météorologiques systématiques existent (environ 150 ans) sont loin de représenter la variabilité naturelle du climat de notre planète. Seule la reconstitution des climats du passé et de leur évolution permet d'estimer cette variabilité, de comprendre les mécanismes entrant en jeu lorsque le climat change et d’en découvrir les conséquences.
Quelques exemples de ces leçons du passé et des problèmes en cours seront décrits :
• la reconstitution du monde glaciaire ;
• le rôle du gaz carbonique dans le passé ; 
• les variations rapides du climat à l'échelle de quelques décennies ;
• le rôle de l'océan sur le climat.
L’impact des changements climatiques passés sur l’environnement et l’ampleur des changements globaux et régionaux du climat imputables aux activités humaines que les modèles climatiques simulent conduisent à recommander la mise en oeuvre d’une politique de développement durable.

 

 

 

 Pour voir la vidéo :  https://youtu.be/7uGeZa1xzak?t=3947

 

Question d'un élève : Est-ce que vous considérez qu'il y a aujourd'hui une nouvelle ère géologique l'anthropocène ?

 

Réponse : c'est de la discussion un peu bysantine. Est-ce que c'est une ère biologique ou pas, j'en sais rien. Ce qui est certain c'est que l'impact des activités humaines est indéniable et la deuxième chose que vous pouvez penser c'est que si vous êtes capables, bon je suis sur que vous le serez, de brûler tout le charbon et tout le pétrole et tout le gaz naturel qu'il y a de disponible, je pense que malheureusement cela se produira parce que les gens les plus pauvres voudront avoir de l'énergie pas trop difficile à avoir, si vous faites ça vous aller faire grimper encore le concentration en gaz carbonique de l'atmosphère. Et si vous faites çà, ce que je crains, vous allez multiplier par 8 la concentration en gaz carbonique de l'air par rapport à ce qu'elle était sous Louis XIV. Ensuite l'océan n'absorbe que lentement le gaz carbonique. Les plantes poussent aussi lentement et on a fait des calculs assez simples qui vous montrent que dans un million d'années, la concentration en gaz carbonique de l'air sera encore supérieure à ce qu'elle était sous Louis XIV. Ce qui veut dire que les hommes auront laissé des traces de leur passage qui s'étendront sur plus d'un million d'années. Alors est-ce que vous appelez cela l'anthropocène ou autre, c'est un problème de nomenclature dans lequel je n'entre pas mais il faut bien être conscients que si on n'est pas capables de restreindre les émissions de gaz carbonique et des autres gaz à effet de serre on part vers quelque chose qui va complètement déséquilibrer l'atmosphère terrestre et on en gardera la trace pour un million d'années. C'est quand même long !  

 

Question d'une élève : Aujourd'hui on accorde de plus en plus d'importance au réchauffement climatique mais par rapport au graphique que vous avez montré tout à l'heure qui montre qu'il y a encore beaucoup de rejets de gaz à effet de serre qui sont inquiétants, je me demandais si le réchauffement climatique c'était quelque chose d'irréversible ou d'aléatoire, ou bien on peut encore faire quelque chose quoi. C'est inquiétant.

 

Réponse :  Soyons clairs... La seule façon sérieuse que nous avons d'atténuer le réchauffement climatique c'est de réduire les émissions de gaz à effet de serre. Il n'y en a pas d'autres. Toutes les autres c'est du baratin...

 

Question d'un élève : Selon vous. Est-ce que les engagements pris lors de la COP 21 et maintenant 22 auront une incidence sur les émissions de gaz à effet de serre ou alors c'est juste un moment où tout le monde se prend en photo et fait semblant de faire quelque chose.

 

Réponse : Je vous laisse trouver la réponse.... (applaudissement des élèves dans la salle)

 

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19 septembre 2018 3 19 /09 /septembre /2018 15:08

In 1731, in the "Philosophical Transactions", the publication of the "Royal Society", appeared a text that was to make a giant leap forward for the young electrical science. Its author, Stephen Gray, is not a character in sight. Considered an "amateur", he had to suffer the contempt of scientists in place. He will rise, however, at the level of his compatriot Gilbert in the esteem of European "electricians".

 

Stephen Gray ( 1670-1736).

 

Stephen Gray is the son of a Canterbury dyer and is a dyer himself. He made serious studies that led him to focus more specifically on astronomy. As such, he is invited to participate in the work of the Royal Astronomer John Flamsteed at Greenwich, the author of the first modern catalog of the celestial world giving the exact position of nearly 3000 stars. In 1707 he was again called to Cambridge, also for astronomical work.

 

This experience is disappointing. His relations with academics are difficult. He notes with bitterness that his communications are refused for publication, which does not prevent them from being regularly looted. He returned to his Canterbury business in 1708. Too tired to continue his business, he applied for admission to a retirement home known as "the Charterhouse". This institution, located in a former convent of Chartreux, was created to be both a day school for poor children and a pension for the elderly. His boarders were usually distinguished men with serious references. Gray had to wait eight years before being admitted, in 1719, on the recommendation of the Prince of Wales.

 

Freed from his financial worries, he intended to occupy this retreat to cultivate his interest in the various branches of science. He had, in particular, provided himself with various glass tubes and small equipment useful for electric demonstrations.

 

Already in, 1708, he had sent a memoir to the Royal Society concerning "new experiments on light and electricity". He was amazed at how easily he could reproduce Guericke's experiments using a simple glass tube. The "expulsive" virtue, in particular, manifested itself spectaculary. An  feather close of the tube was first attrected and then pushed back. It could stay a long time "hovering" above the tube and even go up and down at the rate of friction.

 

It seemed to him, however, that "expulsive" virtue, far from being a new property of sulfur or the earth, as Guericke had estimated, was, more simply, as well as attraction, a property of electric virtue.

 

Another observation merited attention : if the feather, once pushed back, reached a body outside the tube, it was attracted by this body . It then fell back on the tube to be repelled again. The carousel could last from 10 to 15 round trips before stopping. These observations led Gray to suppose that the pen, placed near the rubbed tube, must itself acquire an electric virtue.

 

Such facts should have attracted the attention of his contemporaries, but Hauksbee, to whom he addresses his memoir, does not consider it useful to publish it. Fortunately, they will continue to obsess Gray and allow him a brilliant revenge.

 

Late and fabulous discoveries.


 
In February 1729, having already been at Charterhouse for 10 years, he began experimenting with the electrification of metals. Having found that it was impossible to electrify them by friction, he proposes to achieve this by placing them, as he has already done with a feather, in the "electric vapour" surrounding a glass tube rubbed.

See : 

IV. A letter from Mr. Stephen Gray to Dr. Mortimer, Secr. R. S. Containing a farther account of his experiments concerning electricityPhil. Trans. 1731

I. Two letters from Mr. Stephen Gray, F. R. S. to C. Mortimer, M. D. Secr. R. S. con­taining farther accounts of his experiments concerning electricityPhil. Trans. 1731

 

Before starting, he decides to test his tube. The latter, which he describes with precision, is a lead glass tube three feet five inches (1 meter) long and one inch and 1/5 (3 centimeters) in diameter. This tube is closed at each end by a cork, so that dust does not enter. Gray has, indeed, noticed that this one harms the effectiveness of the tube.

 

The caps are usually removed when the tube is used. Yet this time, Gray wants to test the effectiveness of the clogged tube. He rubs the extremity of a tube clogged by its plugs and finds that it works just as well.
 
Suddenly, chance gives him a fabulous gift.
 
Gray says:

"As I held a down feather over the upper end of the tube, I saw that it wanted to go to the cork, and that it was attracted and repulsed by him, just as by the tube, when it had been excited by friction. I therefore held the down near the flat surface of the cork, which attracted and repulsed it several times in a row, to my great surprise, whence I concluded that the excited tube had certainly communicated to the cork an attraction virtue."

 

The following experiences have a "surrealist" side:


 
"Having on me a ball of ivory, about an inch and a third in diameter, pierced from side to side, I fastened it on a piece of fir wood, about four inches long, and I made to enter the other end of the piece of wood into one of the corks. Rubbing the tube, I saw that the ball attracted and repulsed the feather with more force than the cork had done; attractions and repulsions repeating themselves a very large number of times right away. "

 

Stems of wood of 8, then 24 inches, driven into the cork, are tried with the same success. How far can we reach? After several tries, Gray makes a combination of reeds and fir rods totaling more than 18 feet long, which corresponds to the length of his room. The result is convincing, the attraction is as strong as that obtained with shorter stems.

 

Then comes the turn of a hemp rope three feet in length. Attached to the tube, it is ballasted by the ivory ball that attracts the copper sheets with just as much ease.

 

A rope is a convenient fastener. It will soon be ballasted by a ball of lead, a piece of gold, a piece of tin, a shovel, a silver vase, a kettle of copper sometimes empty and sometimes full of water, hot or cold. All these metal bodies attract the copper sheets to the height of several inches when the glass tube is rubbed. Metals, which can not acquire electric "virtue" by simple friction, can therefore receive it from a rubbed glass tube to which they communicate. In the same way pebbles, bricks, a magnet, tiles, chalk, vegetables.

 

Gray knows that a royal road has just opened before him, he engages there enthusiastically. A question naturally comes to his mind: how far can he transmit electrical virtue?


 
A first answer was given to him in May 1729 at his friend John Godfrey's home in Norton-Court, Kent. A stem 32 feet long is made from hollow canes and fir stems, all finished by the usual ivory ball: the electric virtue is transmitted at this distance. A string 26 feet long, hung in the air, from a balcony also works. Similarly, a 34-foot rope suspended from an 18-foot stem, a total of 52 feet.

 

The successes are spectacular, but the first failure occurs!


 
Wanting to transmit the electric virtue horizontally by means of a string, Gray supports it by ropes fixed to the beams of the room where the experiment is practiced. The result is negative.

 

 

 

Gray is not particularly surprised. The fixing ropes, he thinks, transmit an essential part of the electrical virtue to the beams and there is only a tiny part left that can reach the ball. He will have to imagine another device.
 

The opportunity is given to him on July 2, 1729. He is then at his friend Granvil Wheler. In order to stretch the string, silk threads are fixed between the side walls of a long gallery. Why silk? It is the thread that combines the best resistance with the greatest finesse. But Gray, alerted by his first failure, is persuaded "that such a thread, expected its small size, could make the experiment succeed, since it would divert less the electrical virtue of the line of communication" constituted by the string.

 

The hypothesis seams to be true. Electric virtue can thus be worn up to a distance of 147 feet. The gallery becomes too short, one passes in a barn where the distance of 293 feet (nearly 100 meters) is easily reached. At this moment, an incident disrupts this race to the record and brings a new course for the observations.


 
One can easily imagine the agitation that could accompany such an experiment. One of the silk threads does not resist. Very opportunely, Gray is equipped with a brass wire (alloy of copper and zinc) having the required fineness while being more solid. He replaces the defective silk crossbar with this brass wire. But with this system, Gray must observes his failure: " What ever the vivacity of the rubbing  to the cylinder, the ball did not produce any movement, and did not excite any attraction."

 

The obviousness imposed then  on both observers:


 
"We were convinced that we owed the success of our previous experiences to the silk threads, not because they were small, as I had first imagined, but because they were silk"


 
Thus the string and the brass have a behavior different from the silk. With this new data, Gray and Wheler take back their experiences. They know now that silk threads, even of a respectable diameter, will perfectly isolate the string they will bear. After passing from the gallery to the barn, the experimenters go to the garden and reach a distance of 650 feet, more than 200 meters.

 

Engaged in this race for the record, Gray discovers a new effect of the "electric virtue": it can be transmitted without contact! Meticulous, he notes that this revelation was made to him on August 5, 1729. That day he had suspended a lead weight of 14 pounds on a rope of Crin. Under the mass of lead, copper sheets were arranged. He approaches the glass tube and, suddenly:


 
"The pipe having been rubbed and held near the rope, but without touching it, the weight attracted and repelled the leaves several times in succession to the height of three inches, if not four. "

 

From then the experiments take a new course. We can transmit the electric virtue without having to be encumbered with a cork, a stick or a string. The simple approach of the rubbed tube will suffice. The place is left free to the imagination. His most spectacular demonstration will inspire generations of electricians. Let him speak:
 


"On the 8th of April, 1730, I did the following experience of an 8 to 9 year old boy, who weighed all dressed 47 pounds 10 ounces. I hung it horizontally on two ropes of horsehair, (similar to those on which the linen is dried) 13 feet long.


 
These strings suspended from the ceiling, each with two hooks, are presented as two loops close to each other.

 

 

 

"On these two cords the child was laid face down, one of the cords passing under his breast, the other under his thighs. The copper sheets were placed on a small pedestal, round, one foot in diameter, covered with white paper, and supported by a stem one foot high.
 

 

As soon as the tube had been rubbed, and presented to the little boy's feet, but without touching them, his face attracted the copper sheets with great force, until the raise to the height of 8 and sometimes 10 inches. "
 

 

A human can therefore, without damage, receive and transmit the electric virtue!

 

Gray has just inaugurated the experimental staging most often repeated in the "physics salons" European. If we were to keep only an image of the 18th century electricity works, it would be that of a damsel richly dressed and lying on a plateau held in the ceiling by silk cords. A young abbot moves near to his feet a glass tube rubbed while young people present to her, on a silver tray, gold leaves she attracts at a distance.
 

Gray is not short of imagination. He even manages to electrify the soap bubbles Dufay: first ranking. by means of a pipe.


 
After a last experiment "to see how far the electrical virtue could be carried in a straight line, without the tube touching the string", the record is reached. It is 886 feet, almost 300m!

 

 

 

Dufay: first ranking.

 

Gray is enthusiastic but untidy. The account of his experiences, however, holds the attention of Charles-François de Cisternay Dufay (1698-1739), a young French physicist who, at age 35, is already a member of the Paris Academy of Sciences.

 

Using a rigorous method, he first takes up the problem of the electrification of bodies: does the faculty of attraction at a distance exist in all bodies?

 

The question is not new. Gilbert, the first, had approached it. Dufay, of course, takes up the impressive list of bodies already tested by Gray and his predecessors: amber, resins, precious stones, glasses of all kinds, sulfur, wool, silk, feathers, hair. He added bodies as diverse as marble, granite, sandstone, slate, ivory, bone, tortoiseshell, and animal hair.

 

These bodies do not always react to a simple friction. Some have to be heated, sometimes even to burn your fingers. All, however, especially if one has them thoroughly dry, can be electrified by friction.

 

All? Not exactly. There remains a category that resists: that of metals: "whatever pain I have given myself," he says, "and in any way that I took it, I could not succeed to make them electric; I heated them , rubbed, filed, beaten without noticing sensible electricity.

 

It follows from these observations a first conclusion:

 

"With the exception of metals and bodies which their fluidity or their softness makes it impossible to be rubbed, all the others which are in the nature are endowed with a property which has been thought for a long time peculiar to the amber and which, until now, had been recognized only in a small number of subjects. "

 

As Gilbert had already pointed out, electricity is more than a magic virtue confined to amber and precious stones. It is a general property of matter worthy of a systematic study.

 

There are therefore two classes of bodies: Dufay proposes to designate under the name of "electrical bodies", those which, like glass, can be electrified by friction. Those who, like metals, can not be, will constitute the class of "non-electric" bodies.

 


"Electrical" and "non-electric" bodies, what differences?

 

First, the problem of attraction. Are these two types of bodies, the "electrics" and the "non-electrics", different in the way they are attracted?

 

Dufay moves his glass tube rubbed near to amber powder, shellac, crushed glass, wood sawdust, crushed brick, these bodies being "as much as possible, of the same volume and same weight compared to each other ". He finds that bodies "that are not electric by themselves" such as metals, wood or even brick are more strongly attracted than those that are electrics, such as amber, glass, wax.

 

In our current experiments, cotton fragments or pieces of paper will be suitable as they are light and "conductive" (as we now call "non-electric" bodies). The ideal body of the 18th century experimentalists to show attractions and repulsions will be the gold leaf both very conductive, very light and offering a large surface to the electric influence.

 

Franklin: the vocabulary.


 
Before following Dufay on the path of new discoveries, let us pause for a moment on the concept of electric conductor and insulator. If it is clearly analyzed by Dufay, it is necessary to wait for Franklin (1706-1790) so that the vocabulary agrees with the idea.


 
We will then detail Franklin's contributions to electrical science. Suffice it for the moment to know that, from his contact with electricity, in 1747, he creates a real break.


 
Electricity, he says, is not created by friction on "electric bodies". Nor is it a "virtue" proper to these bodies alone. It is a fluid that permeates all bodies and is able to pass from one body to another.


 
This intuition naturally leads him to dress the old categories in a new vocabulary:


 
What is the difference between an electric body and a non-electric body The terms electric by itself and non-electric were first used to distinguish the bodies, in the false assumption that the only bodies called electric by themselves The same contained in their substance the electric matter which could be excited by the movement, that it came from and was drawn from it, and communicated to those who were called non-electric, which was supposed to be devoid of this material. I now suspect that it (the electrical matter) is spread fairly evenly throughout the earth's matter.


 
That being so, the terms "electric by itself" and "non-electric" could be abandoned as improper; and since the whole difference is that some bodies conduct the electric material and the others do not conduct it, we could substitute for them the terms "conductor" and "non-conductor".


 
One can not perfect science without perfecting language, had later asserted Lavoisier in the introduction to his elementary treatise on chemistry (1789). "Whatever may be the facts, no matter what the ideas they might have produced, they would still transmit only false impressions, if we did not have exact expressions to render them," he added.


 
Franklin, who will regularly attend his laboratory during his stay in Paris, will have preceded him in this way. The facts have given birth, in his mind, the idea that electricity is a "fluid" that permeates all bodies. The facts, the idea, require a precise vocabulary: the bodies do not share into "electrics" or "non-electrics", but in "conductors" and "non-conductors" (we say today insulators).


 
Let us stop here on what might seem like a paradox: the first electric conductor known , a string of hemp, is rather considered, today, as an insulator. To understand it, it must be remembered that, if the quantities of electricity used in the electrostatic phenomena are minute, the corresponding voltages are themselves thousands or tens of thousands of volts. Under the effect of such tensions even hemp becomes conductive. Therefore, it is recommended not to play with a kite near a high-voltage line, or to touch an electric cable dropped to the ground by means of a wooden rod. Because in this case the high voltage would be accompanied by high currents and electrocution would be at the rendezvous.


 
The concepts of electrical fluid, conductor and insulator are born. The idea, of course, had also already sprung up in several English authors, but Franklin is the one who will have taken the step with the most boldness. Those who, on the old continent, will know how to adopt his views will only have to congratulate themselves on it.

 

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16 septembre 2018 7 16 /09 /septembre /2018 08:34

Un trésor scientifique redécouvert, tel est le nom du nouvel ouvrage venant de paraître et recensant la collection d’instruments scientifiques de la faculté des sciences de Rennes (1840-1900).

Histoire des instruments scientifiques 

La sortie du livre Un trésor scientifique redécouvert arrive à point nommé tandis que les Journées Européennes du Patrimoine auront lieu à Rennes les 15 et 16 septembre prochains. Mais quel est donc ce fameux trésor ?

Il s’agit de la collection d’instruments scientifiques de la faculté des sciences de Rennes (1840-1900), un travail de recensement historique effectué durant une vingtaine d’années par le physicien Dominique Bernard. Une démarche qui allie l’aspect scientifique et patrimonial et qui a valu à son auteur différentes reconnaissances prestigieuses, à savoir :

  • Un second prix (UMAC Award 2017 à Helsinki) attribué par la fédération internationale des universités  possédant des collections et des musées,
  • Une invitation à présenter la reconstitution de l’expérience de Curie et ce livre au dernier congrès international de la Scientific Instrument Commission à Leyden (septembre 2018)
  • La rédaction de l’introduction à ce livre par deux experts internationaux, MM. Paolo Brenni et Marta Lourenço.

Ainsi, Un trésor scientifique redécouvert confère à ses lecteurs une double approche, historique et scientifique, des instruments présentés. Une collection qui symbolise par ailleurs une partie de la richesse patrimoniale de Rennes.

Un millier d’instruments en 250 pages

À travers cet ouvrage, le lecteur découvrira l’histoire d’un millier d’instruments scientifiques conservés à l’université de Rennes 1. Et, avec eux, croisera les noms de scientifiques célèbres tels Héron d’Alexandrie, Léon Foucault, Pierre, Marie et Jacques Curie ou encore Pierre Weiss. Dominique Bernard présente ainsi leurs inventions en insistant sur le génie des grands constructeurs français d’instruments scientifiques qui les ont conçues.

Toutefois, des personnages locaux et plus confidentiels sont aussi mis en avant par l’auteur. C’est le cas du zoologiste Dujardin, du chimiste Malaguti, mais aussi des professeurs de physique Morren et Gripon.

Enfin, le physicien Dominique Bernard jette un regard neuf sur ces instruments d’une autre époque, montre leur intérêt à la fois historique et pédagogique et analyse les concepts parfois très modernes qui accompagnent leur fabrication. Au final, 250 pages à découvrir, illustrées par 150 photos en couleur.

Trésor scientifique
Source : ©Rennes en Sciences

Édité par l’association Rennes en SciencesUn trésor scientifique redécouvert est disponible sur commande au prix de 30 euros (prix public : 23 euros + 7 euros de frais de port).

Contacts : 

Rennes en sciences, 6 allée du champ Garnier, 35135 Chantepie – France
06 76 29 76 21
www.rennesensciences.fr
rennesenseciences@orange.fr
Twitter : @RennesSciences

Crédit photo : Wikimedia Commons (CC BY SA 2.0/Rama)
[cc] Breizh-info.com, 2018, dépêches libres de copie et de diffusion sous réserve de mention et de lien vers la source d’origine

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14 septembre 2018 5 14 /09 /septembre /2018 16:40

Le monde a deux ans pour agir contre le changement climatique sinon il affrontera des « conséquences désastreuses », a averti l’ONU, en appelant la société civile à réclamer « des comptes » aux dirigeants de la planète.

C’est un compte à rebours qu’il a lancé. Et qui sonne comme une annonce de fin du monde.

Lundi, le chef de l’ONU, Antonio Guterres, a prononcé un discours particulièrement alarmiste, autour de la question climatique. « Nous sommes confrontés à une menace existentielle directe », dit-il. « Le changement climatique est la question déterminante de notre époque – et nous sommes à un moment décisif. Le changement climatique évolue plus vite que nous et sa rapidité a provoqué un séisme à travers le monde. »

Pour lui, c’est clair : « Si nous ne changeons pas de cap d’ici 2020, nous risquons de manquer le moment où nous pouvons éviter un changement climatique incontrôlé, avec des conséquences désastreuses pour les humains et tous les systèmes naturels qui nous soutiennent. »

Le secrétaire général de l’ONU dresse un bilan particulièrement inquiétant de l’état de la planète : « Nous connaissons des températures record dans le monde entier », dit-il. « Selon l’Organisation météorologique mondiale, au cours des deux dernières décennies, 18 des années les plus chaudes depuis 1850 ont été enregistrées et cette année s’annonce comme la quatrième plus chaude.  Les vagues de chaleur extrêmes, les incendies, les tempêtes et les inondations laissent une trace de mort et de dévastation. »

 

Trop de dirigeants ont refusé d’écouter

 

Il estime encore que « nous avons été prévenus. Les scientifiques nous le disent depuis des décennies », mais que « beaucoup trop de dirigeants ont refusé d’écouter. » Et selon lui, les résultats sont déjà visibles. « Dans certaines situations, ils ressemblent aux pires scénarios des scientifiques. »

Le chef des Nations unies cite ainsi la banquise arctique qui « disparaît plus vite que nous ne l’avions imaginé » ; le fait que cette année, pour la première fois, des glaces de mer épaisses et permanentes au nord du Groenland ont commencé à se fragmenter ; un réchauffement « spectaculaire dans l’Arctique qui affecte les conditions météorologiques dans l’hémisphère nord » ; ou encore des feux de forêt durent plus longtemps et se propagent davantage.

Autre conséquence qu’il décrit : « Les océans deviennent de plus en plus acides, et menacent les fondements des chaînes alimentaires qui soutiennent la vie. Et, sur terre, le niveau élevé de dioxyde de carbone dans l’atmosphère rend les cultures de riz moins nutritives, menaçant le bien-être et la sécurité alimentaire de milliards de personnes. »

 

La société doit interpeller les dirigeants

 

Face à ce désastre annoncé, Antonio Guterres estime qu’il est encore possible d’agir. Même si manque selon lui la volonté politique des dirigeants. « Nous savons ce que nous devons faire. Et nous savons même comment le faire. Nous avons les outils pour rendre nos actions efficaces. »

L’Accord de Paris , signé il y a trois ans, qui qui prévoit de contenir d’ici à 2100 le réchauffement climatique « bien en dessous de 2 °C par rapport aux niveaux préindustriels », était « vraiment le strict minimum pour éviter les pires impacts du changement climatique ». Mais même ces objectifs ne seront pas tenus. « Ce qui nous manque encore, même après l’Accord de Paris, c’est le leadership et l’ambition de faire ce qui est nécessaire. »

Antonio Guterres en appelle aux dirigeants, et appelle chacun à se mobiliser. « Il est impératif que la société civile -jeunes, groupes de femmes, secteur privé, communautés religieuses, scientifiques et mouvements écologiques dans le monde– demande des comptes aux dirigeants », a insisté le secrétaire général des Nations unies. Dans son discours, il cite plusieurs pistes : « Nous devons arrêter la déforestation, restaurer les forêts détériorées et changer notre manière de cultiver ». Il faut aussi revoir « la manière de chauffer, de refroidir et d’éclairer nos bâtiments pour gaspiller moins d’énergie ».

 

Antonio Guterres brandit aussi

l’argument du porte-monnaie

« Des avantages énormes attendent l’humanité si nous pouvons relever le défi climatique. Un grand nombre de ces avantages sont économiques. » Selon lui, l’action climatique et le progrès socio-économique se renforcent mutuellement : des terres dégradées restaurées signifient de meilleurs niveaux de vie pour des agriculteurs qui ne migrent plus vers les villes, l’assainissement de l’eau sauverait la vie de 360.000 bébés, l’air pur qui a un impact sur la santé publique… Il estime que ce combat produirait « des gains de 26 trillions de dollars d’ici 2030 par rapport au statu quo ». Sera-t-il entendu ? Son discours survient en tout cas deux jours avant un sommet mondial inédit pour l’action climatique qui doit réunir à San Francisco des milliers d’élus, de maires, de responsables d’ONG et d’entreprises.

Sources – Agences

 

 

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14 septembre 2018 5 14 /09 /septembre /2018 07:47

L'Union européenne ne protège pas suffisamment la santé de ses habitants contre la pollution de l'air, dénonce la Cour des comptes européenne, dans un rapport publié ce 11 septembre. 

Selon l'Organisation mondiale de la santé (OMS), la pollution atmosphérique serait responsable de 400 000 décès prématurés chaque année ; ce serait même plus de 500 000 décès selon l'Agence européenne pour l'environnement. « Un coût humain et économique qui n'a pas suscité d'action appropriée à l'échelle de l'UE », jugent les auditeurs de la Cour des comptes. 

Celle-ci incrimine d'abord la législation, qui repose sur la directive sur la qualité de l'air ambiant, adoptée en 2008, il y a 20 ans. Ses normes sont« nettement moins strictes que les lignes directrices de l'OMS », elles autorisent les dépassements fréquents des seuils, ne comportent pas de limite d'exposition journalière pour les particules fines (PM2,5) et sont« trop peu contraignantes au regard des dernières données scientifiques » sur les effets sanitaires de la pollution, lit-on.

Certes, la directive a contribué à faire diminuer les émissions de polluants atmosphériques : - 89 % pour les émissions de d'oxyde de soufre entre 1990 et 2015, - 56 % d'émissions dioxyde d'azote, et - 26 % d'émissions de particules fines (PM2,5) depuis 2000. Mais cela ne se traduit pas par des réductions d'ampleur similaire au niveau des concentrations en polluants atmosphériques. La pollution atmosphérique serait même sous-estimée faute d'avoir été mesurée dans des endroits stratégiques (à proximité des axes routiers ou des sites industriels), souligne la Cour.

Ces conclusions rejoignent celles de la Cour des comptes française qui soulignait, en janvier 2016 qu'une quarantaine de zones dépassaient les seuils réglementaires européens en matière de dioxyde d'azote ou de PM2,5 malgré deux décennies de réduction des émissions de polluants. Elles font aussi écho à l'appel de l'Agence nationale de sécurité sanitaire de l'environnement (ANSES) pour que la France se dote de normes plus protectrices. 

Sanctions sans effets

Autre grief : les États membres ne mettent pas en œuvre cette directive. En 2016, 13 États membres dépassaient les valeurs limites pour les particules fines, et 19 pour le dioxyde d'azote. La France faisait partie des deux listes. 

Les mesures coercitives prises par la Commission européenne semblent peu dissuasives. Voire inefficaces, tant les délais s'étirent. La France a ainsi été renvoyée devant la justice en mai dernier pour non-respect des seuils relatifs au dioxyde d'azote, après des mises en garde infructueuses depuis... 2005.

Plus largement, les pays ne prennent pas suffisamment en compte la nécessité de réduire la pollution atmosphérique dans leurs politiques publiques (transports, énergie, industrie, agriculture, etc.) regrette la Cour. 

Seul point positif : les citoyens, notamment via les associations qui vont jusqu'à porter le combat devant les tribunaux, comme en France, commencent à être mieux sensibilisés, souligne l'instance européenne.   

Actualisation de la directive européenne 

Les Sages recommandent une action plus efficace de la part de la commission, grâce au partage de bonnes pratiques des États membres ou à des procédures d'infraction plus courtes. Elle invite la commission à réviser la directive sur la qualité de l'air ambiant, en l'alignant sur les lignes directrices de l'OMS, et à améliorer l'emplacement des stations de mesure de la pollution. La Cour des comptes demande enfin que les politiques de l'UE intègrent la qualité de l'air comme priorité et que les pays améliorent la sensibilisation et l'information au public, avec l'aide des professionnels de santé. 

Source : Lequotidiendumedecin.fr
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Pour aller plus loin :

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2 septembre 2018 7 02 /09 /septembre /2018 08:28

Mercredi 13 décembre, la mission d’information commune sur les produits phytopharmaceutiques a auditionné le professeur Robert Barouki, praticien hospitalier et directeur de l’unité de recherche de l’Institut national de la santé et de la recherche médicale (INSERM).

L’institut, qui emploie 5 000 permanents, est composé de plus de 300 équipes, dont certaines s’intéressent à la thématique santé-environnement, notamment à l’impact des pesticides sur la santé, depuis 20 ans, à travers des études épidémiologiques (cohortes) ou expérimentales. L’INSERM a ainsi publié une expertise collective en 2013 sur les effets sanitaires de l’exposition aux produits phytosanitaires.

Le professeur a indiqué que les différentes résultats démontrent de « fortes présomptions, à 80 % » de liens de causalité entre l’exposition aux produits phytopharmaceutiques et l’apparition de certains cancers et de certaines pathologies neurodégénératives comme la maladie de Parkinson. Ce lien est particulièrement bien avéré en ce qui concerne les professionnels utilisateurs (agriculteurs) ou fabricants. D’autres résultats, moins nombreux, démontrent aussi des effets sur la population générale, notamment des problèmes de fertilité ou de malformations congénitales. (voir)

En entendant la présentation du professeur, la présidente de la mission Elisabeth Toutut-Picard a noté que c’était « la première fois qu’un expert scientifique a le courage de se positionner » sur cette question du lien de causalité, depuis le début des travaux de la mission.

https://youtu.be/ZxFKMIvjdII?t=701

Ecouter aussi sur France Culture : Respirer est-ce encore bien vivre ? 

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23 août 2018 4 23 /08 /août /2018 07:57

Gérard Borvon

Emanation, fluid, particle, wave ... what is the identity of this elusive but very present thing whose quest dates back to twenty-five centuries and whose reality escapes us as soon as we think we have identified it?

 

In the course of this story - that of a succession of generally discrete phenomena which, under the watchful eye of observers, led to spectacular applications - we will meet dozens of scientists, inventors and researchers whose names we are already familiar: from Ampère to Watt and Thales from Miletus to Pierre and Marie Curie, it is also Volta and Hertz, Ohm and Joule, Franklin and Bell, Galvani and Siemens or Edison and Marconi who, among others, come to populate this adventure.

We will see amber lead to the lightning rod, contractions of a thigh of frog lead to the battery, the action of a current on a compass announce: the phone, the airwaves and electric motors, or the light filling a vacuum tube to produce a cathodic radiation. Of course, X-rays and radioactivity are also part of it.

From happy discoveries to dramatic experiences, electricity remains a natural force that has not ceased to inspire research and raise passions.

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Table of Contents.

When was electricity born?
The Amber.
An attractive material.
The long sleep of the succin.

 

William Gilbert, the first electrician.
The birth of electricity.
Electricity is a general property of matter.

 

The first electric machines.
Otto de Guericke (1602-1686).
Francis Hauksbee (? - 1713).
Tube or globe?
Georg Matthias Bose (1710-1761).
Abbé Nollet (1700-1770).
The tray machines.

 

Gray, Dufay, Franklin and the electrical conduction.
Stephen Gray (1666-1736).
Late and fabulous discoveries.
Dufay: first ranking.
Electrical and non-electric bodies, what difference?
Benjamin Franklin: the vocabulary.

 

From Dufay to Ampere: from the two kinds of electricity to the both directions of electric current.
Dufay (1698-1739) and the electric repulsion.
A speech of the method.
Repulsion joins the attraction.
The law of Dufay.
Benjamin Franklin (1706-1790): a new vocabulary for a unique fluid.
Between Dufay and Franklin: Robert Symmer's silk stockings.
From loads to electrical currents.
From the Volta pile to the Ampère man.
Oersted: the pile and the compass.
Ampere and the conventional current direction.
The return of Franklin.
A situation blocked.

 

History of electricity. From the two kinds of electricity to both directions of electric current.

 

The Leiden bottle: the hidden power of electricity.
Terrible news from Leiden
This first electric capacitor, how does it work?
A miraculous bottle.

 

To the conquest of the celestial fire: the lightning rod.
The long history of thunder.
A thunderclap in the Parisian sky.

 

Coulomb and the time of the measure.
The law of Coulomb

 

From Galvani to Volta: the discovery of the electric battery.
Galvani and the frogs.
Volta and the battery.

 

Electricity and chemistry.
Humphry Davy (1778-1829).
A race for new elements.
 
The other magic stone: the magnet.
Chinese heritage.
Pierre de Maricourt (thirteenth century).
William Gilbert.
Coulomb and the measure.
 
Oersted, Ampere and the birth of electromagnetism,
or when the amber finds the magnet again.

Hans Christian Oersted (1777-1851).
Ampere (1775-1836).
An ingenious montage.
Earth is an electromagnet.
From mobile frame to solenoid.
From the solenoid to the right magnet.

 

Faraday and the fields.

Michael Faraday (1791-1867).
From the engine to the generator.
Lines of force and fields.
The law of Faraday.
Maxwell (1831-1879), putting the fields into equations.


Maxwell and the electromagnetic waves: at the rendezvous of light and electricity.
The luminous ether
Electromagnetic ether and the nature of light.
Establish the equations of propagation of an electromagnetic disturbance.
Build a coherent system of electrical units.


Hertz and the reality of electromagnetic waves.
At the conquest of high tensions: the Ruhmkorff coil.
Towards the discovery of the hertzian waves.
Does the ether exist? The experience of Michelson and Morley.
Branly, Marconi and the beginning of the radio.


The time of the engineers: the International Electricity Exhibition of 1881.
The era of electric generators.
The international exhibition of electricity in Paris.
The electric light.
The new generators.
The driving force of electricity.
After the exhibition of 1881.
The dark side of the electric force.
What future for electricity?
 
Electrical units, or when electricians give birth to a universal language.
The decimal metric system.
Birth of electric units.
Before 1881: different national systems.
1881: first international congress of electricians and first international system.
A success noticed.
The 1881 congress suites: the joule, the watt ...
Mechanics overwhelmed.
To the MKSA system.

A strange light: the cathodic radiation.
William Crookes and the radiant matter.
 
Röntgen and the X-rays.
Röntgen and the discovery
The epic of X-rays
X-rays, the latest fashion.
The other side of the medal
A memorial to the victims of radiation.
 
New radiation: the radioactive radiation.
Henri Becquerel: the discovery of radioactive radiation.
Marie Curie and the first hypotheses.
Polonium.
Radium.

 

Life and death of the electron.
Thomson and the discovery of the electron.
The electron and the atom, from Thomson to Rutherford.
Planck, Einstein and the birth of the photon.
The atom of Bohr.
Louis de Broglie and the wave nature of the electron.
When uncertainty becomes a principle.
And electricity, the electron, the electric charge in all this?
 
History to follow.
No science without his story.
This is just the beginning, the story continues.
 
Bibliography. Index of names; Index of subjects. The dates of the electricity.

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20 août 2018 1 20 /08 /août /2018 07:56

Une conférence qu'il faut suivre.

Conférence d'Hervé Le Treut, Directeur de recherches au CNRS, Directeur de l'Institut Pierre Simon Laplace (IPSL), 23 novembre 2017 "Changement climatique : prévision, scénario, catastrophisme" - Séminaire 2017-2018 du Centre d'Alembert "Prévisions, précautions, préventions, catastrophes".

 

https://www.youtube.com/watch?v=hWuIVvgETA8

Voir aussi :

Arrhénius. L'évolution des mondes. voir en particulier pages 55 et 69

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La maison brûle ?

https://www.youtube.com/watch?v=WgrHr-MOVBI

 

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La prière de Cassandre :

 

"Pourquoi m’as-tu chargée de proclamer tes oracles avec une pensée clairvoyante dans une ville aveugle ? Pourquoi me fais-tu voir ce que je ne puis détourner de nous ? Le sort qui nous menace doit s’accomplir, le malheur que je redoute doit arriver.

Faut-il soulever le voile qui cache une catastrophe prochaine ? l’erreur seule est la vie ; le savoir est la mort. Reprends, oh ! reprends le don de divination sinistre que tu m’as fait. Pour une mortelle, il est affreux d’être le vase de la vérité.

Rends-moi mon aveuglement ; rends-moi le bonheur de l’ignorance. Je n’ai plus chanté avec joie, depuis que tu as parlé par ma bouche. Tu m’as donné l’avenir, mais tu m’enlèves le présent, tu m’enlèves la félicité de l’heure qui s’écoule. Oh ! reprends ta faveur trompeuse."

 

Certes, nous pouvons ralentir les processus déjà lancés, légiférer pour consommer moins de combustibles fossiles, replanter en masse les forêts dévastées... toutes excellentes initiatives, mais qui se ramènent au total, à la figure du vaisseau courant à vingt-cinq noeuds vers une barre rocheuse où immanquablement il se fracassera et sur la passerelle duquel l'officier de quart commande à la machine de réduire la vitesse d'un dixième sans changer de direction. Michel SERRES (1989) (voir)

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15 août 2018 3 15 /08 /août /2018 13:52

Gérard Borvon

 

"C'est un fait connu, & sans doute depuis longtemps, qu'une chambre, qu'un carrosse, une couche, sont plus fortement chauffés par le soleil, lorsque ses rayons passent au travers de verre ou de châssis fermés, que quand ces mêmes rayons entrent dans les mêmes lieux ouverts & dénués de vitrage. On sait même que la chaleur est plus grande dans les chambres ou les fenêtres ont un double châssis."

 

C'est ainsi que Horace Bénédict de Saussure débutait une lettre, datée du 17 avril 1784, adressée, depuis Genève, au "Journal de Paris". Géologue et naturaliste né à Conches près de Genève, en 1740, Saussure est surtout connu pour ses excursions dans les Alpes et en particulier pour avoir été l'un des premiers à atteindre le sommet du Mont Blanc où il avait pu constater que la température d'ébullition de l'eau n'était plus que de 86° de notre échelle Celsius.

 

En 1824, Sadi Carnot avait publié ses " Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres à développer cette puissance", texte fondateur de la thermodynamique. Il y note déjà en introduction que "c'est à la chaleur que doivent être attribués les grands mouvements qui frappent nos regards sur la terre ; c'est à elle que sont due les agitations de l'atmosphère, l'ascension des nuages, la chute des pluies et autres météores..." 

 

La chaleur est aussi l'un des premiers centres d'intérêt de Saussure. C'est pourquoi ce phénomène d'élévation de la température derrière une vitre ne pouvait pas manquer d'attirer son attention.

 

"Lorsque je réfléchis pour la première fois à ces faits si connus, je fus bien étonné qu'aucun Physicien n'eût cherché à voir jusqu'où pouvait aller cette augmentation ou cette concentration de la chaleur", écrit-il.

 

Horace Bénédict de Saussure, l'héliothermomètre et l'effet de serre.

 

Il se propose donc de rendre compte d'une série de mesures qu'il à commencées dès 1767. Son dispositif expérimental, auquel il donne le nom d'Héliothermomète, est une "caisse en sapin d'un pied de longueur sur 9 pouces de largeur et de profondeur". Des études antérieures lui ont montré qu'un corps sombre absorbe mieux la chaleur, il choisit donc de tapisser l'intérieur de la boite "d'un liège noir épais d'un pouce" qui constitue par ailleurs un bon isolant thermique. Son couvercle est constitué de trois glaces "placées à un pouce et demi de distance l'une de l'autre". l'expérience demande de suivre la course de soleil de telle sorte que ses rayons entrent toujours dans la boite perpendiculairement à la vitre. Utilisant cette méthode, la plus grande température qui est atteinte est de 87,7°, "c'est à dire de plus de 8 degré au dessus de la chaleur de l'eau bouillante". L'échelle utilisée est ici celle de Réaumur qui fixe à 80 degré la température d'ébullition de l'eau. Prenant des mesures pour mieux isoler la boite, il obtiendra même des températures atteignant 128°R soit 160°C.

 

Voilà pour l'observation.

"Quant à la théorie, écrit-il, elle me paraît si simple, que je ne crois pas qu'elle ajoute beaucoup à la gloire de celui qui la développera". Il se souvient que "l'immortel Newton" a prouvé que les corps sont réchauffés par la lumière qu'ils absorbent. L'explication lui paraît donc évidente :

 

 

"Sans décider si les rayons du soleil sont eux-mêmes du feu, ou s'ils ne font qu'imprimer au feu contenu dans les corps un degré de mouvement qui produit la chaleur, c'est un fait qu'ils les réchauffent. C'est un fait tout aussi certain, que quand le corps sur lesquels ils agissent est exposé en plein air, la chaleur dont ils le pénètre lui est en partie dérobée par les courants qui règnent dans l'air, & par ceux que cette chaleur produit elle même, Mais si ce corps est situé de manière à recevoir ses rayons sans être accessible à l'air, il conserve une plus grande proportion de la chaleur qui lui est imprimée".

 

La météorologie mesure aujourd'hui l'importance des phénomènes de convection pour les échanges de chaleur dans les fluides, en particulier dans l'atmosphère ou dans les océans. Saussure les avait déjà bien analysés en constatant que dans une boite vitrée, fermée et isolée, l'air conservait sa chaleur car il ne pouvait y avoir d'échange avec l'air extérieur plus froid. Bien imaginées aussi les applications possibles de son montage expérimental.

 

"Quant aux applications, je m'en suis aussi occupé", écrit-il, Comme je ne me flattais pas de fondre des métaux, je ne pensais qu'à faire servir cette invention à des usages qui ne demandent qu'une chaleur peu supérieure à celle de l'eau bouillante. Je voulais aussi éviter l'assujettissement et la perte du temps qu'entraîne la nécessité de présenter toujours la caisse au soleil à mesure que sa position change. Dans cette intention j'ai essayé d'employer des calottes de verre hémisphériques qui s'emboîtent les unes dans les autres".

 

L'idée se justifiait, la démarche témoignait d'un réel comportement scientifique. Hélas, le résultat escompté ne fut pas au rendez-vous et l'expérimentateur constate "qu'on ne pourrait pas même se flatter de faire cuire sa soupe dans cet appareil". Il préfère donc s'en tenir à sa caisse initiale qui en plus de pouvoir servir de "thermomètre solaire" serait apte, dit-il, à pratiquer des distillations ou toute autre opération qui ne demanderait pas "un degré de chaleur fort supérieur à celui de l'eau bouillante". Pourrait-il imaginer que deux siècles et demi plus tard de telles boites, d'une plus grande surface, au fond noirci traversé par des serpentins parcourus par un liquide caloporteur, seraient disposées sur les toits des maisons pour fournir à ses occupants l'eau chaude nécessaire à leur usage domestique. Son dispositif, qui avait mis en évidence ce que nous désignons aujourd'hui comme "effet de serre", est en effet devenu, par l'usage des panneaux solaires thermiques, une utilisation économe, intelligente et non-polluante du rayonnement solaire.

 

Jean Baptiste Joseph Fourier. De l'héliothermomètre à la température du globe terrestre.

 

Fourier (1768-1830) est d'abord connu comme mathématicien pour ses "séries", outil mathématique qu'il a d'abord appliqué à l'étude de la diffusion de la chaleur. En 1827 est publié dans les Mémoires de l'Académie des Sciences de l'Institut de France son "MÉMOIRE sur les températures du globe terrestre et des espaces planétaires". S'interrogeant sur l'influence de l'atmosphère sur la température du globe il fait une référence appuyée aux travaux de Saussure. On doit, dit-il au célèbre voyageur, une expérience qui apparaît très propre à éclairer la question". Il décrit avec précision l'instrument mis au point par Saussure. Celui-ci l'intéresse particulièrement par le fait qu'il a permis à son constructeur de "comparer l'effet solaire sur une montagne très élevée à celui qui avait lieu dans une plaine inférieure", montrant ainsi le rôle de l'épaisseur de l'atmosphère dans le phénomène.

 

"La théorie de cet instrument est facile à concevoir", dit-il. Comme Saussure il considère "que la chaleur acquise se concentre parce qu'elle n'est point dissipée immédiatement par le renouvellement de l'air". Il y ajoute une seconde raison qui nous rapproche d'une vision contemporaine largement vulgarisée :

 

"la chaleur émanée du soleil a des propriétés différentes de la chaleur obscure. Les rayons de cet astre se transmettent en assez grande partie au-delà des verres dans toutes les capacités et jusqu'au fond de la boite. Ils échauffent l'air et les parois qui le contiennent : alors la chaleur ainsi communiquée cesse d'être lumineuse; elle ne conserve que les propriétés commune de la chaleur rayonnante obscure. Dans cet état, elle ne peut traverser librement les plans de verre qui couvrent le vase ; elle s'accumule de plus en plus dans une capacité enveloppée d'une matière très-peu conductrice, et la température s'élève jusqu'à ce que la chaleur affluente soit exactement compensée par celle qui se dissipe".

 

Une dizaine d'année sépare ce texte de la présentation par Fresnel de sa théorie ondulatoire de la lumière. Cette "chaleur rayonnante obscure" attendra encore quelques années avant d'être qualifiée de "rayonnement infrarouge".

 

L'analogie avec l'atmosphère s'impose alors à Fourier. Le même phénomène expliquerait la température plus élevée dans les basses couches de l'atmosphère. Si les différentes couches de l'atmosphère restaient immobiles, elles se comporteraient comme des vitres. "la chaleur arrivant à l'état de lumière jusqu'à la terre solide perdrait tout-à-coup et presque entièrement la faculté qu'elle avait de traverser les solides diaphanes ; elle s'accumulerait dans les couches inférieurs de l'atmosphère, qui acquerraient ainsi des températures élevées". Fourier n'ignore pourtant pas que l'air chaud s'élève et se mélange à l'air froid des altitudes mais il estime que ce phénomène ne doit pas altérer totalement l'effet de la lumière obscure "parce que la chaleur trouve moins d'obstacles pour pénétrer l'air, étant à l'état de lumière, qu'elle n'en trouve pour repasser dans l'air lorsqu'elle est convertie en chaleur obscure".

 

Depuis Lavoisier on sait que l'air est un mélange de gaz, que signifie alors la perméabilité de l'air au rayonnement solaire ou à la "chaleur rayonnante obscure" ? Les différents gaz qui le composent ont-ils tous le même comportement ? C'est la question que se pose John Tyndall.

 

John Tyndall (1820-1893), le découvreur des gaz à "effet de serre".

 

John Tyndal est né en Irlande et y a vécu sa jeunesse. Autodidacte, comme Faraday dont il a été l'élève, ses travaux scientifiques lui valent une solide renommée, tant en Europe que dans les Etats d'Amérique. Excellent vulgarisateur, il donne, en 1864 à Cambridge, une conférence, sous le titre "La radiation", dans laquelle il expose ses travaux sur l'absorption des rayons lumineux par différents gaz. Sa traduction par l'Abbé Moigno est publiée en France dès l'année suivante. Son traducteur est enthousiaste : "Le motif de sa dissertation lui était imposé par par l'immense retentissement des ses admirables découvertes dans le domaine des radiations lumineuses et caloriques. Il l'a traité avec une lucidité, une sobriété, une élégance, une aisance magistrales ; et nous ne nous souvenons pas d'avoir lu avec plus de plaisir d'autres dissertations scientifiques".

 

Le texte est court (64 pages) et l'éloge justifié. Il mérite d'être lu dans sa totalité. Qui le lirait y trouverait l'essentiel de ce que nous enseignent les climatologues aujourd'hui. Son exposé s'attache d'abord à établir l'existence de lumières invisibles à l'oeil. Il est acquis, depuis Fresnel, que la lumière solaire est composée de multiples radiations. En particulier il s'intéresse à celle qu'il désigne sous le terme "d'ultra-rouge" et que nous désignons aujourd'hui comme "infra-rouge". Il expose comment son existence a été révélée par l'astronome britannique Wiliam Herschel. L'expérience est belle, elle mérite d'être rappelée.

 

"Forçant un rayon solaire à passer à travers un prisme, il le résolu dans ses éléments constituants, et le transforma en ce qu'on appelle techniquement le spectre solaire (souligné par lui). Introduisant alors un thermomètre au sein des couleurs successives, il détermina leur pouvoir calorifique, et trouva qu'il augmentait du violet, ou du rayon le plus réfracté, au rouge ou rayon le moins réfracté du spectre. Mais il ne s'arrêta pas là. Plongeant le thermomètre dans l'espace obscur au delà du rouge, il vit que, quoique la lumière eût entièrement disparu, la chaleur rayonnante qui tombait sur l'instrument était plus intense que celle que l'on avait mise en évidence à tous les points du spectre visible."

 

Mentionnant les travaux de Ritter et Stokes sur les "ultraviolets" Tyndall pouvait alors présenter le rayonnement solaire comme composé de "trois séries différentes".

  1. des rayons ultra-rouges d'une très grande puissance calorique, mais impuissants à exciter la vision.

  2. Des rayons lumineux qui déploient la succession suivante de couleurs : rouge, orangé, jaune, vert, bleu, indigo, violet

  3. des rayons ultra-violets, impropres à la vision comme les rayons rouges, dont le pouvoir calorifique est très-faible, mais qui en raison de leur énergie chimique, jouent un rôle très important dans le monde organique.

 

Suit un exposé sur la nature des radiations. Quel est le lien entre la chaleur dégagée dans un fil de platine chauffé au rouge ou au blanc par un courant électrique le traversant et la perception de cette lumière par l'oeil ? Son compatriote Maxwell a émis récemment l'hypothèse selon laquelle la lumière serait une onde électromagnétique se déplaçant dans un hypothétique éther. Sa réponse est conforme au modèle. Il existe dit-il un "éther lumineux" qui comme l'air transmet les sons, est "apte à transmettre les vibrations de la lumière et de la chaleur". Ainsi "chacun des chocs de chacun des atomes de notre fil excite en cet éther une onde qui se propage dans son sein avec la vitesse de 300 000 kilomètres par seconde". C'est cette onde, reçue par la rétine, qui provoque chez nous la sensation de lumière.

 

Le chapitre qui suit a pour titre "Absorption de la chaleur rayonnante par les gaz". Son objet concerne particulièrement notre sujet, à savoir ce que nous désignons par "effet de serre".

 

"Limitant tout d'abord nos recherches au phénomène de l'absorption, nous avons à nous figurer une succession d'ondes issues d'une source de rayonnement et passant à travers un gaz. Quelques-unes de ces ondes viennent se contre des molécules gazeuses et leur cèdent leur mouvement ; d'autres glissent autour des molécules, ou passent à travers leurs espaces intermoléculaires, sans obstacle sensible. Le problème consiste à déterminer si de semblables molécules libres ont à un degré quelconque le pouvoir d'arrêter les ondes de la chaleur, et si les différentes molécules possèdent ce pouvoir à différents degrés".

 

Le montage expérimental consiste en un plaque de cuivre chauffée jusqu'à incandescence. La lumière produite est transmise à un tube fermé par deux plaques de sel gemme "seule substance solide qui offre un obstacle presque insensible au passage des ondes calorifiques". Le tube peut être rempli de gaz divers sous la même pression de 1/30 d'atmosphère. La température y est mesurée par une "pile thermo-électrique", instrument d'une invention récente.

 

Les résultats sont publiés dans un tableau qui exprime les quantités de radiations absorbées respectivement par les différents gaz, "en prenant pour unité la quantité absorbée par l'air atmosphérique".

 

 

On y retrouve la plupart des gaz dont la nuisance nous préoccupe aujourd'hui. En particulier le dioxyde de carbone (acide carbonique), le méthane, le protoxyde d'azote, l'acide nitreux.

 

Une dernière partie vient compléter ce tableau. Elle concerne l'étude "des vapeurs aqueuse de l'atmosphère dans leurs rapports avec les températures terrestres". L'importance des résultats mérite une mise en scène. Après les premières mesures effectuées sur différents gaz, "nous voici préparés à accepter un résultat qui sans ces préliminaires serait apparu complètement incroyable", annonce le conférencier.

 

Le nouveau gaz étudié n'est autre que la vapeur d'eau. C'est "un gaz parfaitement impalpable, diffusé dans toute l'atmosphère même les jours les plus clairs". La quantité de cette vapeur est infinitésimale comparée à la composition de l'air en oxygène et azote. Pourtant les mesures effectués montrent que son effet est 200 fois supérieur à celui de l'air qui la contient. Ce fait, note-t-il, "entraîne les conséquence les plus graves relativement à la vie sur notre planète".

 

Conséquences les plus graves ? C'est exactement ce que seraient tentés de dire la plupart de nos contemporains mais John Tyndall y voit en réalité une chance. La chaleur du sol échauffé par les rayons du soleil se communiquent à l'atmosphère sous formes de ces ondes de lumière "ultra-rouges" de grande puissance calorique. L'air seul serait insuffisant pour les retenir. Heureusement, constate Tyndall "les vapeur aqueuses enlèvent leur mouvement aux ondes éthérées, s'échauffent et entourent ainsi la terre comme d'un manteau qui la protège contre le froid mortel qu'elle aurait sans cela à supporter". Plus tard, dans sa conclusion, le constat prend des proportions lyriques. "La toile d'araignée tendue sur une fleur suffit à la défendre de la gelée des nuits ; de même la vapeur aqueuse de notre air, tout atténuée qu'elle soit, arrête le flux de la chaleur rayonnée par la terre, et protège la surface de notre planète contre le refroidissement qu'elle subirait infailliblement, si aucune substance n'était interposée entre elle et le vide des espaces célestes". Il en veut pour preuve que partout où l'air est sec (déserts, sommets des hautes montagnes) cela entraîne des températures diurnes extrêmes. Inversement "pendant la nuit, la terre rayonne sans aucun obstacle la chaleur vers ses espaces célestes et il en résulte un minimum de température très-basse".

 

La découverte est d'importance et il la revendique. S'il reconnaît à ses prédécesseurs, de Saussure, Fourier, Pouillet, Hopkins, d'avoir "enrichi la littérature scientifique" sur ce sujet, il fait le constat que ce n'est pas, à présent, à l'air, comme ils l'ont fait, qu'il faut s'intéresser mais à la vapeur d'eau qu'il contient.

Notons ici que, s'il cite Saussure, l'effet qu'il décrit n'a plus rien à voir avec celui d'une serre dans laquelle l'air chauffé par le soleil serait confiné. C'est donc de façon erronée que l'expression "effet de serre" continue à alimenter nos débats contemporains. D'où vient l'expression ? on la trouve utilisée par Arrhenius, dont nous verrons bientôt la contribution. "Fourier, écrit-il, le grand physicien français, admettait déjà (vers 1800) que notre atmosphère exerce un puissant effet protecteur contre la perte de chaleur par rayonnement. Ses idées furent plus tard développées par Pouillet et Tyndall. Leur théorie porte le nom de la théorie de la serre chaude (souligné par nous), parce que ces physiciens admirent que notre atmosphère jour le même rôle que le vitrage d'une serre".  Si le terme retenu par la milieu scientifique est "forçage radiatif", l'image torride d'une serre est tellement plus parlante que son succès est assuré pour longtemps encore.

 

Ainsi donc la terre est protégée par la vapeur d'eau ? Nous sommes dans la première période du développement industriel de l'Europe, comment Tyndall pourrait-il imaginer que cet équilibre qui dure depuis des milliers d'années sera rompu dans le siècle à venir. Non pas essentiellement par la vapeur d'eau mais par le CO2. Que dit-il de ce gaz ? Il a déjà mesuré que son pouvoir d'absorption des rayons lumineux est près de 1000 fois supérieur à celui de l'air. Il constate également qu'il existe un nombre de rayons "pour lesquels l'acide carbonique est impénétrable". Il en fait même un moyen de mesure du taux de CO2 dans l'air expiré par les poumons. Mais il ne percevra pas son rôle prépondérant dans le réchauffement de l'atmosphère. Ce sera la contribution de Svante Arrhenius.

 

Svante Arrhenius.

 

Svante Arrhenius est né à Vik en Suède en 1859. Chimiste, Prix Nobel, les apprentis chimistes le connaissent par la loi concernant les vitesses des réactions chimiques à laquelle on a donné son nom. Les météorologues se souviennent d'abord de ses études sur l'absorption de la lumière infrarouge par la vapeur d'eau et le CO2. Son article "De l'influence de l'acide carbonique dans l'air sur la température au sol", publié en 1896, a été longtemps une référence. Même si ses calculs ont ensuite été contestés, son analyse a amené certains commentateurs à faire de Arrhenius "le père du changement climatique".

 

Utilisant des mesures faites par Frank Washington Very et Samuel Pierpont Langley sur le rayonnement lunaire, il déduit le pourcentage d'absorption du CO2 par notre atmosphère. Il prend alors conscience du fait que l'augmentation rapide de la consommation de charbon peut contribuer à augmenter cette quantité. "L'acide carbonique, écrit-il, forme une fraction si peu importante de l'atmosphère que même la consommation industrielle de charbon semble pouvoir y influer. La consommation annuelle de houille a atteint en 1907 1200 millions de tonnes et elle augmente rapidement". Il note que sa progression est régulière : 510 millions de tonnes en 1890, 550 millions de tonnes en 1894, 690 en 1899, 890 en 1904 et il estime donc que "la quantité répandue dans l'atmosphère puisse être modifiée, dans le cours des siècles, par la production industrielle" .

La combustion de ce charbon faisant augmenter le taux de CO2 dans l'atmosphère, il estime que si ce taux doublait, la température terrestre pourrait augmenter de l'ordre de 4°C.

 

Ce taux était alors de l'ordre de 300ppm et il n'imaginait pas ce doublement avant 3000ans, c'est à dire le temps qu'il estimait nécessaire avant d'épuiser l'essentiel des ressources du sous-sol en charbon. Un siècle plus tard, ce taux a déjà dépassé 400ppm. Sans être trop pessimistes les scientifiques du Giec estiment que cette augmentation de température de 4°C pourrait être atteinte à la fin de ce siècle et nous alertent sur tous les bouleversements qui nous attendent !

 

Arrhenius, quant à lui, n'est pas inquiet. S'il pense aux générations futures c'est en considérant que cette augmentation de la température pourrait  avoir pour elles un aspect bénéfique. Il l'affirme sans hésiter dans un ouvrage publié en 1907 dans lequel il présente sa vision de l'apparition et de l'évolution de la vie sur terre sous le titre "Worlds in the making; the evolution of the universe", traduit en France sous le titre "L'évolution des mondes.

 

"Nous entendons souvent, écrit-il, des lamentations sur le fait que le charbon stocké dans la terre est gaspillé par la génération présente sans aucune pensée pour la future… Nous pouvons trouver une sorte de consolation dans la considération que ici, comme souvent, il y a un bénéfice d'un côté pour un dommage de l'autre. Par l'influence de l'accroissement du pourcentage de l'acide carbonique dans l'atmosphère, nous pouvons espérer profiter dans le futur d'un climat meilleur et plus équitable, spécialement en ce qui regarde les régions les plus froides de la terre. Dans le futur la terre produira des cultures beaucoup plus abondantes qu'actuellement, au profit de l'accroissement rapide de l'humanité."

 

 

Il a fallu moins d'un siècle pour que ce rêve d'un avenir radieux, du moins pour les habitants de l'hémisphère nord, se transforme en cauchemar.

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Voir aussi :

 

Historique de l'effet de serre

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