Con&ccedil;u pour se stabiliser &agrave; haute altitude, ce [popupdefinition id=11117]dirigeable[/popupdefinition] pourrait servir de plateforme de surveillance, de relais de t&eacute;l&eacute;communications et &eacute;ventuellement de station d'observation m&eacute;t&eacute;orologique. Il offrirait ainsi une alternative performante et peu co&ucirc;teuse aux satellites. Il utiliserait un ensemble de panneaux photovolta&iuml;ques pour fonctionner en vol et rester correctement positionn&eacute;. &copy; Nasa Earth Observatory, Wikimedia Commons, DP&nbsp;

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Le dirigeable de haute altitude

La Nasa (National Aeronautics and Space Administration) est une agence gouvernementale américaine, chargée d’exécuter le programme spatial civil. Aujourd’hui encore, elle est considérée comme un leader dans le domaine de l’aérospatiale. À son palmarès figurent les missions Apollo qui ont permis l’envoi des premiers Hommes sur la Lune, l’exploration de Mars par Curiosity ou encore les découvertes du télescope spatial Hubble.
Fondée le 29 juillet 1958 par le président Eisenhower, la Nasa vient remplacer le Naca (National Advisory Committee for Aeronautics), opérationnel depuis 1915. Guerre froide oblige, sa mission est alors de concurrencer le programme spatial soviétique. © Nasa
De nos jours, la Nasa emploie environ 20.000 personnes réparties dans une vingtaine d’institutions, comme le Goddard Space Flight Center, le Jet Propulsion Laboratory, le Langley Research Center ou encore le Kennedy Space Center. Elle accomplit des missions d’exploration et de recherche dans le domaine spatial et aérospatial par divers moyens : sondes, satellites, missions robotisées, etc. L’agence possède également un volet sciences de la Terre, pour étudier en particulier les effets du changement climatique.
Le Kennedy Space Center, en Floride, est une base de lancement située à proximité de Cap Canaveral. © Nasa
Les missions marquantes en cours et les projets futurs
La Nasa exploite la Station spatiale internationale (ISS), en coopération avec d’autres agences gouvernementales, où sont réalisées des recherches en astronomie, en sciences des matériaux et en biologie. Depuis 1990, l’agence exploite le célèbre télescope spatial Hubble, à l’origine d’avancées importantes dans notre connaissance de l’univers. Le très attendu James Webb Space Telescope viendra lui prêter main-forte en 2019.
Pour explorer Mars, la Nasa a lancé le programme Mars Science Laboratory (MSL), connu pour son rover Curiosity parcourant depuis 2012 le sol de la planète rouge à la recherche de traces de vie ancienne. Curiosity devrait être rejoint par l’atterrisseur InSight (lancement en mai 2018), puis viendra le rover Mars 2020, prévu pour le début des années 2020.
Dans le reste du Système solaire, des missions d’exploration étudient les géantes gazeuses, telle la sonde spatiale Cassini qui a plongé dans l’atmosphère de Saturne mi-septembre 2017 et la sonde New Horizons, toujours en activité, la première à avoir survolé Pluton et poursuit son exploration de la ceinture de Kuiper.

Nasa

Le dirigeable, ou ballon dirigeable, est un aéronef nommé aussi aérostat. Il possède la caractéristique essentielle d'être plus léger que l'air. Le dirigeable dispose de plusieurs dispositifs pour amener à son décollage, à son atterrissage et à sa propulsion. Il se distingue des montgolfières et des ballons par le fait qu'il est capable de ne pas subir la direction des vents. Il est ainsi totalement manœuvrable verticalement.
Inventé en 1852 par Henri Giffard
Principe et description du ballon dirigeable
Son invention est attribuée à Henri Giffard, chercheur français spécialisé dans le domaine de la navigation aérienne. Il passe à la postérité en 1852, lorsqu'il parvient à faire voler son dirigeable le 24 septembre de cette même année, entre l'hippodrome de Paris et la ville de Trappes, parcourant de ce fait 27 km. Son engin mesure 44 m de long et possède une forme en cigare. Il est muni d'un moteur à vapeur qui actionne une hélice positionnée sous le ventre de l'appareil. Henri Giffard atteint une vitesse de 10 km/h, mais la dirigeabilité de son aérostat ne lui permet pas de remonter des courants venteux puissants. Par cet exploit retentissant, Henri Giffard est considéré, à l'image des frères Montgolfier et Wright, comme un précurseur du vol aérien. 
Évolution du dirigeable
Il faut par la suite attendre 1871 pour que le Français Henri Dupuy de Lôme développe une nouvelle version d'aérostat motorisé. D'autres noms d'inventeurs jalonnent son évolution : Gaston et Albert Tissandier, Charles Renard et Arthur Krebs, David Schwartz, etc. Le dirigeable connaît son âge d'or dans l'entre-deux-guerres, notamment avec le ballon Zeppelin. Désormais, l'aérostat utilise la propulsion par hélices par des moteurs à explosion, par des moteurs électriques grâce à l'énergie photovoltaïque et même par des pédaliers.

Dirigeable

7286_le-dirigeable-de-haute-altitude

La [popupdefinition id=4650]centrale solaire[/popupdefinition] orbitale (CSO) ou Sun Tower est un satellite solaire imagin&eacute; par la [popupdefinition id=2468]Nasa[/popupdefinition]. Elle utiliserait une transmission d'[popupdefinition id=15884]&eacute;nergie[/popupdefinition] par micro-ondes ou par [popupdefinition id=1989]laser[/popupdefinition] pour envoyer de l'&eacute;nergie solaire &agrave; une tr&egrave;s grande antenne sur [popupdefinition id=4725]Terre[/popupdefinition]. Localis&eacute;e au-dessus de la couche nuageuse, la CSO ne serait pas affect&eacute;e par les cycles jour-nuit, la [popupdefinition id=14486]m&eacute;t&eacute;o[/popupdefinition] et les [popupdefinition id=17774]saisons[/popupdefinition]. Ses co&ucirc;ts de [popupdefinition id=17955]construction[/popupdefinition] sont toutefois trop &eacute;lev&eacute;s &agrave; l'heure actuelle pour qu'elle soit rentable. &copy; Nasa, Wikimedia Commons, DP

Sun Tower, la centrale solaire orbitale de la Nasa

Les physiciens emploient le terme d'énergie pour désigner une capacité à modifier un état ou à produire un travail entraînant un mouvement ou générant un rayonnement électromagnétique – de la lumière, par exemple – ou de la chaleur. Le mot vient d’ailleurs du grec et signifie « force en action ».
Dans le système international, l’énergie s’exprime en joules, mais dans le langage courant, elle s’exprime plus souvent en kilowatt-heure (kWh). Quant à la tonne d’équivalent pétrole (tep), elle permet généralement de comparer les différentes sources d’énergie entre elles.
Il est à noter que, selon le premier principe de la thermodynamique, l’énergie d’un système fermé se conserve.
Pas une mais des énergies
Il existe en fait de nombreuses formes d’énergie. Ainsi, l’énergie cinétique, par exemple, est une forme d’énergie liée au mouvement d’un corps. Elle est proportionnelle au carré de sa vitesse. La combustion, quant à elle, permet de récupérer l’énergie potentielle chimique contenue dans un combustible. Les panneaux solaires captent l’énergie lumineuse pour la transformer en énergie électrique.
Les sources d’énergie
Les énergies sont également parfois classées en fonction de leur source. On peut parler des énergies fossiles – tirées du charbon ou du pétrole, par exemple –, de l’énergie nucléaire – qui provient de réactions nucléaires –, ou encore des énergies renouvelables, qui sont naturellement régénérées comme l’énergie solaire ou l’énergie éolienne.
Énergie primaire, secondaire, finale ou utile
Une autre classification vient du fait que les énergies qui nous sont utiles dans la vie de tous les jours ne sont pas forcément disponibles, prêtes à l’emploi dans la nature. On parle ainsi :
d’énergie primaire quand elle est directement exploitable (le rayonnement solaire, par exemple) ;d’énergie secondaire pour celle obtenue après transformation (l’électricité, par exemple) ;d’énergie finale pour l’ensemble des énergies prêtes à l’emploi, délivrées au consommateur (l’essence disponible à la pompe, etc.) ;d’énergie utile pour celle qui rend réellement service à l’utilisateur (la lumière issue d’une lampe, etc.).

Énergie

Dispositif qui amplifie la lumière et la rassemble en un étroit faisceau, dit cohérent, où ondes et photons associés se propagent en phase, au lieu d'être arbitrairement distribués. Cette propriété rend la lumière laser extrêmement directionnelle et d'une grande pureté spectrale.
Appareil fournissant un rayonnement lumineux directif et quasiment monochromatique grâce à une émission stimulée de radiation. 
Le mot « laser » est l'acronyme de l'anglais Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (« amplification de la lumière par émission stimulée de radiations »). Les lasers couvrent aujourd'hui toute la gamme des rayonnements électromagnétiques, des rayons X et ultraviolets aux ondes infrarouges et micrométriques (voir maser).
Principe de fonctionnement
Opt. Le laser consiste en un milieu amplificateur placé dans une cavité résonante qui fournit un rayonnement d'ondes cohérentes et monochromatiques par émission stimulée. 
L'excitation du milieu permet d'obtenir l'inversion de population, occupation anormale de niveaux d'énergie élevés, qui favorise l'émission stimulée par rapport à l'émission aléatoire spontanée (dans des proportions décrites par les coefficients d'Einstein). 
La cavité permet, en effet, de réfléchir au sein du milieu les photons émis, de manière à ce qu'ils provoquent à leur tour une émission stimulée (production de photons de même fréquence, de même phase et de même direction de propagation que ceux du rayonnement stimulateur). La longueur d'onde d'émission doit correspondre à un mode propre de la cavité (résonateur) pour que puisse s'y installer un système d'ondes stationnaires. Le gain de l'ensemble milieu amplificateur-cavité doit être supérieur à ses pertes (dues entre autres aux réflexions). 
schémas d'un dispositif laser (crédit : laboratoire Kastler Brosel )
L'excitation ou pompage s'obtient notamment grâce à des photons d'énergie adéquate (pompage optique dû à Kastler), par des courants ou décharges électriques (cas entre autres des diodes laser), ou par des réactions chimiques. 
Le rendement d'un laser, rapport de la puissance optique délivrable sur la puissance fournie à l'amplificateur est de l'ordre de 0,01 à 30% (50 % dans le meilleur des cas).
Les lasers à impulsion font intervenir plusieurs modes qui interfèrent (battements).
Familles de laser
Les lasers sont classés en cinq grandes familles, selon la nature du milieu excité : lasers à solide, lasers à gaz, lasers à semi-conducteurs, lasers à liquide et lasers à électrons libres.

Laser

La météorologie est une discipline scientifique interdisciplinaire qui vise à comprendre les phénomènes atmosphériques. À l’aide de paramètres physiques, chimiques et mathématiques comme la mécanique des fluides ou la thermodynamique, elle tente par exemple de décrypter la formation des nuages, du vent ou des précipitations sur une échelle de temps et d’espace plus ou moins importante.
Ainsi, elle peut tenter d’anticiper le temps qu’il va faire dans un endroit donné et à un moment donné, bien que la précision diminue avec le temps qui passe. De ce fait, cette discipline connaît des applications concrètes dans de nombreux domaines comme l'agriculture, la production d’énergie, les transports ou la médecine.
Instruments météorologiques
Selon les époques, différents instruments météorologiques ont permis d’évaluer la météo des jours à venir. Des simples observations antiques jusqu’au baromètre, les moyens ont évolué. Aujourd’hui, après le radar, les satellites envoient des images de la Planète afin d’anticiper les phénomènes climatiques en préparation.

Météorologie

Les liants utilisés en maçonnerie diffèrent de ceux entrant dans la composition des peintures et vernis. En construction, on utilise deux grandes familles de liants : aériens ou hydrauliques. Les liants des peintures et vernis sont constitués de macromolécules (polymères) d’origine naturelle ou synthétique.Les liants de maçonneriePoudreux ou pâteux, ils se distinguent par leur mode de durcissement ou de prise. Les liants aériens sont essentiellement de la chaux calcique (CL) ou dolomitique (DL). À base de roches calcaires, ils sont hydratés (éteints) après cuisson à une température avoisinant 900 °C. Ils durcissent lentement, au contact de l’air uniquement.Un mortier de chaux aérienne et de sable, pour le jointoiement ou l’enduisage, durcit toujours de l’extérieur vers l’intérieur. © BCB TradicaOn distingue plusieurs types de liants hydrauliques. Le ciment et le plâtre durcissent (se pétrifient) en réaction avec l’eau servant à homogénéiser le mélange. Selon leur composition, la prise est rapide, demi-lente ou lente. La chaux hydraulique naturelle (NHL) présente la particularité de durcir au contact de l’eau d’abord, puis de l’air.Bloc "Le saviez-vous ?"Les liants pour peintures et produits assimilésAssurant la fixation au support, le liant permet à la peinture ou au vernis de durcir par évaporation de son solvant ou par polymérisation. Les liants d’origine naturelle proviennent du règne animal (caséine, œuf, colle de peau…), minéral (argile, chaux…) ou végétal (argile, fécule de pomme de terre, gomme arabique, huile de carthame…). Les liants synthétiques sont des résines dérivées du caoutchouc, de la cellulose, des résines plastiques diluables à l’eau (acryliques, alkydes, uréthanes, vinyliques…) ou au white-spirit (glycérophtaliques, polyesters…). Une peinture ou vernis peut combiner plusieurs liants afin d’améliorer certaines caractéristiques : tendu ou durcissement du feuil, par exemple.Patine murale d’aspect soyeux associant une sous-couche acrylique blanche et une finition sablée métallisé, chacune en phase aqueuse. Un temps de séchage de huit heures est nécessaire entre les deux applications. © Maison Déco

Liant

Les centrales solaires sont des installations de production d'électricité basées sur l'exploitation de la lumière solaire.
Deux modèles de centrales solaires
Une centrale solaire thermique (ou thermodynamique) transforme l'énergie lumineuse en chaleur, laquelle sert ensuite à produire de l'électricité. Les rayons solaires sont alors concentrés par des réflecteurs sur un liquide vecteur de chaleur, qui va s'évaporer puis se diriger sous forme de vapeur vers une turbine reliée à un alternateur. Il existe de multiples configurations possibles.
 En pratique inépuisable, l'énergie du soleil est une source abondante sur la planète Terre et les procédés pour la récupérer sont bien connus. Au cours de cette interview, Jean-Luc Wingert, ingénieur-conseil en énergie et environnement, nous explique les enjeux et les solutions techniques pour un avenir où l’énergie solaire deviendrait une ressource majeure. © Futura-Sciences
Une centrale solaire photovoltaïque est pour sa part composée de panneaux solaires comportant un grand nombre de cellules photoélectriques convertissant directement l'énergie lumineuse en électricité.

Centrale solaire

Fonction mathématique représentant l'onde stationnaire associée à un électron en interaction avec les autres particules constituant l'atome ou l'entité moléculaire considérés, et qui détermine la région de l'espace correspondant à une probabilité de présence donnée de cet électron et à son niveau d'énergie.
Note : Forme elliptique de l'expression « fonction d'onde orbitale ».

Orbitale

Parmi les huit planètes du Système solaire, la Terre est l’une des quatre planètes telluriques, solides, de composition (roches silicatées et fer) et de densité moyenne voisines (entre 3,9 pour Mars et 6,1 pour Mercure), la densité moyenne de notre planète étant de 5,52.
Structure du globe terrestre
La densité des roches superficielles, égale à 2,7, très différente de celle de la Terre dans son ensemble, a conduit à conjecturer une composition variant avec la profondeur. En combinant la nature surtout granitique des roches de surface, celle, surtout basaltique, des roches issues des magmas rejetés par les volcans et la composition en fer et nickel de la majorité des météorites, on en vint à l’hypothèse d’une composition en trois enveloppes emboîtées. On distingua ainsi le sial — de silice et aluminium — pour la surface, le sima — de silice et magnésium —, au-dessous, jusqu’au nife — de nickel et fer —, au centre de la Terre, en un arrangement qui rend compte de la densité globale de la planète. Au début du XXe siècle, Alfred Wegener usera de cette conception avant qu’elle n’évolue vers celle de croûte-manteau-noyau.
La sismologie allait donner une mesure de ces trois enveloppes. La discontinuité de Mohorovičić, ou Moho, vers 30 kilomètres de profondeur en moyenne, marquée par la réflexion et la réfraction des rais sismiques, constitue la frontière entre la croûte et le manteau terrestre. La discontinuité de Gutenberg, vers 2.900 km de profondeur, est la limite entre le manteau et le noyau. Toutes deux portent le nom de leur découvreur (le Croate Andrija Mohorovičić et l’Allemand Beno Gutenberg), depuis 1909 pour la première, et 1921 pour la seconde. Ultérieurement, la croûte fut divisée en une croûte supérieure et une croûte inférieure, séparées par une discontinuité de Conrad, souvent discutée, tandis qu’une graine était individualisée au centre du noyau, au-delà de 5.000 km de profondeur.
La croûte fit l’objet de précisions essentielles. D’une part, la croûte océanique est différente de la croûte continentale, comme le montra Gutenberg en 1921. La première est basaltique, la seconde granitique, du moins en moyenne. D’autre part, la croûte continentale s’épaissit sous les chaînes de montagnes en une racine qui peut atteindre 70 km d’épaisseur sous la cordillère des Andes du Pérou et de Bolivie.
Une étude plus fine des vitesses de transmission des ondes sismiques dans les parties superficielles — menée dans l’archipel des Tonga, dans le sud-ouest du Pacifique, par Jack Oliver et Bryan Isacks en 1967 — allait permettre de séparer les milieux solides des milieux visqueux, les premiers conduisant les ondes sismiques plus rapidement que les seconds. Ainsi furent distinguées la lithosphère, solide, comprenant sur 100 km d’épaisseur moyenne la croûte et le manteau supérieur, et l’asthénosphère, visqueuse, correspondant au reste du manteau. Ces distinctions, qui englobent celles de croûte et de manteau, mais avec des limites différentes, constituent les fondements de la tectonique des plaques.
Puis l’application des méthodes de sismique-réflexion à écoute longue, adaptées de la sismique pétrolière, apporta des précisions sur la structure de la croûte. On citera le programme américain Cocorp (Consortium for Continental Refraction Profiling), qui eut de nombreux équivalents, dont le programme français Écors (Étude des continents et des océans par réflexion sismique).
Enfin, les progrès accomplis dans l’étude de la propagation des ondes sismiques ont permis de distinguer dans le manteau des zones chaudes, à vitesse lente, et des zones froides, à vitesse plus rapide. Cette tomographie du manteau, en trois dimensions, a ainsi authentifié la conception des courants de convection, ascendants au niveau des rides (médio)océaniques, où remonte le matériel chaud du manteau inférieur, et descendants à la périphérie des océans, où s’enfonce la lithosphère froide. Tandis que des points chauds (hot spots), dispersés à la base du manteau, déterminent des ascendances permanentes qui sont à l’origine d’un volcanisme continu.
Vue complète de la partie éclairée de la Terre par le satellite DSCOVR. © Nasa
Composition chimique de la Terre
Le deutérium, le lithium et le béryllium terrestres ont probablement été formés dans la Galaxie par action des rayons cosmiques galactiques sur le milieu interstellaire, dans la période précédant la formation du Système solaire. De la même façon, les éléments radioactifs (par exemple l’uranium ou le thorium) ont été produits par une ou plusieurs explosions de supernovae dans la Galaxie, avant la formation du Soleil. Un certain nombre d’anomalies d’abondance s’expliquent simplement par évaporation de composés volatils au cours de la formation des planétésimaux.
L’atmosphère terrestre primitive, créée en milieu réducteur, devait essentiellement consister en méthane, ammoniac et vapeur d’eau. Sa composition actuelle résulte d’une part de la dissociation de ces molécules par le rayonnement solaire, suivie de l’évaporation de l’hydrogène et des réactions subséquentes d’oxydation, d’autre part de plusieurs milliards d’années de phénomènes biologiques (assimilation chlorophyllienne) conduisant à la production d’oxygène. Certains éléments, l’hélium notamment, proviennent simplement du broyage par érosion des roches radioactives.
Fiche signalétique
Masse (kg) : 5,976 x 1024Masse (Terre = 1) : 1Rayon équatorial (km) : 6.378,14Rayon équatorial (Terre = 1) : 1Masse volumique moyenne (g/cm3) : 5,515Satellites : 1Distance moyenne du Soleil (km) : 149.600.000Distance moyenne du Soleil (Terre = 1) : 1Période de rotation (jours) : 0,99727Période de rotation (heures) : 23,9345Période orbitale (jours) : 365,256Vitesse orbitale moyenne (km/s) : 29,79Excentricité de l’orbite : 0,0167Inclinaison de l’axe (°) : 23,45Inclinaison de l’orbite (°) : 0Vitesse d’échappement à l’équateur (km/s) : 11,18Gravité de surface à l’équateur (m/s2) : 9,78Albédo géométrique visuel : 0,37Température moyenne de surface : 15 °CPression atmosphérique (bar) : 1,013Composition en volume de l’atmosphère : azote 78 %, oxygène 21 %, autres 1 %

Terre

Au niveau astronomique, une saison est un quart d’année délimité par un solstice et un équinoxe. Le rayonnement solaire en un point du globe est maximal au solstice d’été et minimal au solstice d’hiver. La durée relative du jour et de la nuit sur Terre varie en fonction des saisons, sauf au niveau de l’équateur où la durée du jour est de 12 heures. La durée du jour est maximale le jour du solstice d’été et minimale le jour du solstice d’hiver. Le jour de l’équinoxe, la durée du jour égale celle de la nuit. L’existence des saisons est liée à l’inclinaison de l’axe de rotation de la Terre ou axe des pôles. Cet axe est incliné de 23° par rapport au plan de l’écliptique, c’est-à-dire le plan de rotation de la Terre.Les saisons de l’hémisphère nord sont inversées par rapport à celles de l’hémisphère sud. Chaque saison suit le solstice ou l’équinoxe qui lui a donné son nom :l’hiver commence au solstice d’hiver, vers le 21 décembre pour l’hémisphère nord,le printemps commence à l’équinoxe de printemps, vers le 21 mars au nord,l’été démarre avec le solstice d’été, vers le 21 juin au nord,l’automne débute à l’équinoxe d’automne, vers le 21 septembre au nord.Les saisons météorologiquesAu niveau météorologique, la conception des saisons diffère des saisons astronomiques, ou calendaires. En effet, l’été est associé à une période chaude et l’hiver à une période froide. En raison de l’inertie de l’atmosphère, la période la plus chaude de l’année ne se situe pas au moment du solstice d’été mais trois semaines plus tard environ.D’après Météo France, « en météorologie, l'été commence début juin et s'achève fin août. » Avec le même raisonnement concernant l’hiver, « le pic de l'hiver se situe plutôt mi-janvier. Ainsi l'hiver météorologique commence début décembre et s'achève fin février. »Saisons et santéLes saisons influencent la santé. Ainsi, en hiver, certaines personnes souffrent de dépression saisonnière. Certaines maladies connaissent un pic en hiver en Europe, comme la grippe saisonnière mais aussi les maladies cardiaques. Le printemps est la période des rhumes des foins.

Saison

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Helios &eacute;tait un prototype d'avion solaire de la [popupdefinition id=2468]Nasa[/popupdefinition] con&ccedil;u pour s'&eacute;lever &agrave; haute altitude. Il a d'ailleurs battu le record d'altitude en vol horizontal durable (environ 32 km). Cet avion hors du commun &eacute;tait constitu&eacute; de 180 m2 de panneaux solaires d&eacute;livrant une puissance de 35 kW qui alimentait les 14 moteurs &eacute;lectriques n&eacute;cessaires &agrave; sa propulsion. Malheureusement, le 26 juin 2003, alors qu'il effectuait une mission, Helios s'est &eacute;cras&eacute; dans l'oc&eacute;an Pacifique. &copy; Nasa DFRC website, Wikimedia Commons, DP

L’avion solaire Helios de la Nasa

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Le navire PlanetSolar est le premier engin nautique &agrave; avoir effectu&eacute; un tour du monde gr&acirc;ce &agrave; l'[popupdefinition id=15884]&eacute;nergie[/popupdefinition] solaire. Ce catamaran de 31 m&egrave;tres de long a parcouru 66.006 km sans consommer un seul litre de carburant et donc sans &eacute;mettre de CO2 dans l'[popupdefinition id=850]atmosph&egrave;re[/popupdefinition]. Apr&egrave;s un p&eacute;riple de 585 jours, il est arriv&eacute; le 4 mai 2012 &agrave; Monaco, son point de d&eacute;part. &copy; Florence8787, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0

Le catamaran PlanetSolar

L’atmosphère est, au sens large, une couche gazeuse qui enveloppe certains astres. La Terre ainsi que d’autres planètes ou les étoiles en sont pourvues. Une atmosphère peut contenir des particules en suspension (poussières, aérosols, etc.) ou atteindre des températures très élevées, comme c’est le cas pour les étoiles, engendrant alors une émission de lumière.Composition de l'atmosphère terrestreL’atmosphère terrestre est la partie la plus proche du sol de la Terre. C'est une couche de gaz qui entoure le globe maintenue par la force gravitationnelle et qui l'empêche de se disperser dans l'univers. Elle correspond à la couche de gaz et de particules qui entoure notre planète. L’air, inodore et incolore, se compose très majoritairement de diazote (78 %), de dioxygène (21 %) et d’autres gaz, dont l’argon et le dioxyde de carbone. Ceux-ci, cumulés aux particules en suspension, jouent un rôle fondamental dans le maintien de la vie : absorption partielle du rayonnement ultraviolet, tampon thermique ou réchauffement de la surface par effet de serre. Ainsi, entre le jour et la nuit, les températures fluctuent peu. Autre gaz, la vapeur d'eau peut se modifier et contenir aussi bien des éléments liquides tels que les embruns, la pluie…) ou solides tels que les grêlons, flocons de neige, particules de poussières. L'atmosphère transporte également des corps étrangers, résultant de l'activité humaine (pesticides, oxydes d’azote…) ou de processus naturels (pollens, particules issues d'éruption volcanique).L'atmosphère terrestre. © meteotek08, Flickr, Wikimedia Commons, CC by-sa 2.0Les couches de l'atmosphère terrestreSa limite est difficile à déterminer car il n’existe pas de frontière nettement dessinée. La Fédération aéronautique internationale a placé la frontière entre l'atmosphère et l'espace à 100 km et a baptisé cette limite Ligne de Kármán.Néanmoins, l’atmosphère terrestre se compose de plusieurs couches :
la troposphère, présente au niveau du sol jusqu’à une dizaine de kilomètres d’altitude et concentrant la majeure partie de la masse de l’air et des phénomènes météorologiques ;
la stratosphère, qui compose le niveau supérieur, jusqu’à 50 km d’altitude, et héberge la couche d’ozone, absorbant une grande partie du rayonnement solaire ;
la mésosphère, située entre 50 et 80 km d’altitude ;
la thermosphère, jusqu’à 800 km d’altitude ;
l’exosphère, qui se poursuit jusqu’à 50 000 km d’altitude, avec une densité gazeuse très faible.
L’atmosphère comme unité de pressionEn métrologie, symbolisée atm, l’atmosphère peut aussi désigner une unité de pression non incluse dans le système internationale. Elle équivaut à la pression atmosphérique normale au niveau de la mer, soit 101 325 pascals (Pa).

Atmosphère

Composé d’un atome de carbone et de deux atomes d’oxygène, le dioxyde de carbone (CO2) est une molécule linéaire. Aux conditions normales de pression et température, ce composé inorganique est présent sous forme gazeuse : c’est le gaz carbonique. On peut néanmoins le retrouver sous forme liquide et solide.
Le gaz carbonique est un puissant gaz à effet de serre. Il est produit lors des processus de combustion. Pour cette raison, la production industrielle et les émissions automobiles représentent un problème écologique majeur. En mai 2013, le seuil symbolique des 400 ppm a été atteint à Hawaï. Pareille concentration n’avait pas été atteinte depuis deux millions d’années.
Le métabolisme humain produit du CO2, qui est éliminé lors de l'expiration. L'air expiré contient environ 4 % de CO2. Incolore et inodore, le dioxyde de carbone se forme dans les tissus de l'organisme et qui est éliminé par les poumons.

Dioxyde de carbone

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D&eacute;velopp&eacute; par la [popupdefinition id=2468]Nasa[/popupdefinition] et l'Esa, le [popupdefinition id=2534]t&eacute;lescope spatial Hubble[/popupdefinition] poss&egrave;de un [popupdefinition id=1009]miroir[/popupdefinition] de grande taille (2,4 m&egrave;tres de diam&egrave;tre) qui lui permet de restituer des images de grande [popupdefinition id=18289]r&eacute;solution[/popupdefinition]. Il est aliment&eacute; en [popupdefinition id=15884]&eacute;nergie[/popupdefinition] par deux grands panneaux solaires. Gr&acirc;ce &agrave; ce t&eacute;lescope, les scientifiques ont obtenu de tr&egrave;s nombreuses informations astronomiques comme la mesure du taux d'expansion de l'[popupdefinition id=15239]univers[/popupdefinition], la confirmation de la pr&eacute;sence de [popupdefinition id=12722]trous noirs supermassifs[/popupdefinition] au centre des [popupdefinition id=36]galaxies[/popupdefinition] ou l'existence de la [popupdefinition id=46]mati&egrave;re noire[/popupdefinition] et de l'[popupdefinition id=4004]&eacute;nergie noire[/popupdefinition]. &copy; Ruffnax (Crew of STS-125), Wikimedia Commons, DP

Le télescope spatial Hubble

Une galaxie est un ensemble d'étoiles, de poussières et de gaz interstellaires dont la cohésion est assurée par la gravitation. Les galaxies présentent une grande diversité de taille (entre 2.000 et 500.000 années-lumière de diamètre) et de forme. Le rayonnement provenant des galaxies permet de répartir ces dernières en galaxies normales et galaxies actives, parmi lesquelles se trouvent les quasars. Les regroupements de galaxies que l'on observe dans l'univers sont appelés amas et superamas.
La galaxie à laquelle appartient le système solaire est la Voie lactée. La grande galaxie la plus proche de la Voie lactée, Andromède, est située à 2,3 millions d'années-lumière. Notre galaxie possède toutefois deux petites galaxies satellites (le grand et le petit Nuages de Magellan) situées respectivement à environ 150.000 et 200.000 années-lumière.
Voilà moins d’un siècle que l’on est sûr que des objets comme la galaxie d’Andromède ou M87 sont bien des concentrations d’étoiles similaires à la Voie lactée, mais n’en faisant pas partie. Confirmant les intuitions de Thomas Wright et Emmanuel Kant, cette découverte a été faite par Edwin Hubble au début des années 1920. Plus tard, l’astronome et cosmologiste donna même une classification des galaxies, censée représenter un schéma évolutif. La séquence de Hubble n’est plus considérée comme telle aujourd’hui mais on continue à présenter la classification morphologique des galaxies qu’elle constitue. 
Elle comporte trois grands types. Il y a les spirales, contenant d’importantes quantités de gaz et de poussières, avec un disque où l’on trouve de jeunes étoiles et un bulbe plus ou moins important contenant des vielles étoiles. Viennent ensuite les elliptiques, principalement constituées de vieilles étoiles et pauvres en gaz et poussières, qui ont une structure sphéroïdale. Et enfin les irrégulières, de plus petite taille et riches en jeunes étoiles.
Les collisions de galaxies sont des phénomènes essentiels pour l'apparition de la vie. En effet, ces collisions peuvent entraîner la formation d'un type d'étoile qui fabrique de l'oxygène. Cette vidéo est extraite du projet multiplateforme francophone sur la cosmologie contemporaine www.dubigbangauvivant.com © Groupe ECP-YouTube
Des nuages de gaz aux étoiles dans les galaxies
Les galaxies spirales comme la Voie lactée sont les plus nombreuses. Elles ont la forme d'un disque en rotation autour de son centre, le noyau (ou bulbe), très dense, entouré d'un halo peu dense. Le disque se prolonge fréquemment par un ou deux bras spiralés composés d'étoiles, de poussières et de gaz.
D'après les théories de la formation stellaire, les étoiles, que l'on compte par centaines de milliards au sein des galaxies, sont façonnées par la condensation de nuages moléculaires de gaz. Ce phénomène tend à raréfier ce gaz dans le milieu interstellaire au cours de l'évolution des galaxies. Le gaz est quasiment absent dans les galaxies anciennes. Les positions et les trajectoires des étoiles y dépendent de la classe à laquelle elles appartiennent.
On pense que les elliptiques résultent de la fusion de plusieurs galaxies spirales suite à des collisions entre galaxies. Il s’agirait donc d’un état avancé de l’évolution des galaxies, évolution qui a commencé par la formation de galaxies naines. Pendant les premiers milliards d’années de l’univers observable, les interactions gravitationnelles et les collisions entre ces galaxies naines étaient importantes, donnant lieu à la formation de galaxies irrégulières et de grandes galaxies par fusion.
Lors des collisions avec fusion, des flambées d’étoiles se produisaient, consommant le gaz interstellaire présent. Dans cette logique, on comprend bien que les galaxies les plus évoluées soient aussi les plus pauvres en gaz et poussières, comportant le plus de vieilles étoiles. Ce serait donc bien les elliptiques. Elles forment environ 20 % des galaxies observées contre 77 % pour les spirales.

Galaxie

Surface optique réfléchissante utilisée dans les réflecteurs (télescope). On distingue le miroir principal qui réfléchit les rayons lumineux vers un miroir secondaire qui renvoie l'image vers l'oculaire. Ces miroirs peuvent être concaves, convexes, sphèriques, paraboliques.

Miroir

On regroupe sous le terme d’« univers » l’ensemble de tout ce qui existe. Cet ensemble est régi par un certain nombre de lois.
L’histoire de l’univers commence il y a quelque 13,7 milliards d’années dans une soupe extrêmement dense et chaude. Les lois de la physique telles que nous les connaissons n’ont pas cours au sein de cette soupe. Survient alors une brusque expansion – qui se poursuit encore aujourd’hui, à moindre vitesse – qui donnera naissance aux étoiles, aux galaxies, aux planètes et à tous les autres corps célestes.
Univers : des réponses et des questions
Avec le modèle du Big Bang notamment, la cosmologie, cette science qui étudie l’univers dans l’espace et le temps, a pu répondre à quelques questions concernant son origine et son évolution. Cependant, des questions essentielles sur l'univers sont encore posées : quelle est la taille de l'univers ? Quelle est la nature de la matière noire (ou matière sombre) ?
Avec la découverte de l'expansion de l’univers sont nées d’autres questions : à quelle vitesse cette expansion se produit-elle ? y a-t-il accélération ? ou bien ralentissement ? Futura-Sciences a interrogé Aurélien Barrau, astrophysicien spécialisé en cosmologie et auteur du livre Des univers multiples. © Futura-Sciences
Big Bang et expansion de l'univers
À la question de savoir quel sera le futur de l’univers, la réponse ne semble pas évidente. Plusieurs théories coexistent pour l’instant. Celle du Big Crunch prévoit que l’avenir du cosmos se jouera à l’inverse de ce qu’a été le Big Bang.
Certains pensent plutôt que l’univers subirait à l’infini des phases d’expansion suivies de phases de contraction, selon la théorie connue sous le nom de Big Bounce. Une autre théorie cosmologique, celle du Big Rip, propose un scénario encore différent selon lequel toutes les structures de l’univers finiraient par se disloquer sous l’effet d’une expansion de plus en plus rapide, entraînée par une mystérieuse énergie noire. Quant au Big Freeze, il prévoit que l'expansion de l'univers se poursuivra indéfiniment.

Univers

La première idée d’un télescope spatial en orbite date de 1923 quand Hermann Oberth, un des pionniers de l’astronautique, publia un article. L’idée est reprise en 1946 par l’astronome Lyman Spitzer puis prend forme en 1975 avant que le Congrès américain donne son feu vert en 1977 au programme du Large Space Telescope (LST). Pendant son développement, ce programme sera rebaptisé « Hubble » du nom de Edwin Hubble (1889–1953), l’un des grands pionniers de l’astronomie moderne.En 1977, l’Agence spatiale européenne (ESA) et la Nasa officialiseront leur partenariat dans le cadre d'un accord au terme duquel l’ESA fournira la caméra pour objets faiblement lumineux (FOC) et les panneaux solaires. En échange de cette contribution, l’ESA aurait dû recevoir 15 % du temps d’utilisation d’Hubble mais dans les faits, en raison de la qualité des demandes d’observation des astronomes européens, la part allouée aux scientifiques européens a été d'environ 20 %.Hubble, le plus célèbre de tous les observatoires spatiauxHubble est un télescope spatial de long de 13,2 mètres, d'un diamètre de 4,2 mètres et doté d’un miroir primaire de 2,4 mètres. À son lancement, sa masse était d’environ 11,1 tonnes. Initialement prévu en 1983 et reporté en 1985, puis 1986, il sera finalement placé en orbite autour de la Terre le 24 avril 1990 par la navette spatiale Discovery. Le report de 1986 s’explique par la perte de la navette Challenger qui explose lors de son décollage le 28 janvier 1986.Polissage du miroir primaire d'Hubble d'un diamètre de 2,4 mètres. © Perkin-Elmer CorporationHubble : dans les coulisses du télescope spatial avec Roger-Maurice BonnetAujourd’hui, Hubble évolue à plus ou moins 543 kilomètres d’altitude. Il fait le tour de la Terre en seulement 96 minutes en se déplaçant à 28.000 kilomètres par heure ! Depuis sa mise en service, un total de 12 instruments aura été installé à son foyer et six sont en service aujourd’hui. Les six autres ont été remplacés au gré de quatre missions de service.Ces missions sont un des points forts du programme et expliquent la longévité du satellite. Dès sa conception, le télescope a été pensé pour permettre à des astronautes de lui rendre des visites d’entretien et de service pour remplacer des instruments scientifiques et réparer ou changer des éléments techniques comme cela a été le cas avec les panneaux solaires et les gyroscopes par exemple. La première mission de service se déroulera seulement trois ans après son lancement pour installer le dispositif pour corriger le grave défaut d’optique dont souffrait le miroir.Bloc "Le saviez-vous ?"En matière d’avancées scientifiques, un article ne suffirait évidemment pas pour toutes les décrire. Après 30 ans d’activité, les observations d’Hubble et les données acquises ont révolutionné presque tous les domaines de l’astronomie, de la science planétaire à la cosmologie !Au 1er avril 2020, Hubble aura réalisé plus de 1,4 million d’observations et fourni des données que les astronomes du monde entier ont utilisé pour rédiger plus de 17.000 publications scientifiques à comité de lecture. Cela en fait l’un des observatoires spatiaux les plus prolifiques de l’histoire de l’astronomie. La quantité des données acquises et celles qui seront acquises d’ici 2025, date à laquelle Hubble sera désorbité (faute de carburant), est telle qu’elle va alimenter les futures recherches en astronomie pour de nombreuses années encore. 

Télescope spatial Hubble

La résolution est utilisée en informatique pour désigner la densité de pixels d’une image. Elle s’exprime en ppi (pixels per inch) ou ppp (pixels par pouce) lorsqu’il s’agit de l’affichage d’un écran et en dpi (dots per inch) ou PPP (points par pouce) pour le rendu d’une imprimante ou d’un scanner. Les unités françaises étant très proches (ppp pour les écrans et PPP pour les impressions), la confusion est courante.Ne pas confondre « résolution » et « définition »Plus la résolution d’une image est élevée et plus elle apparaîtra détaillée et précise. Mais l’œil humain est limité et perçoit les détails d’une image jusqu’à une résolution maximale qui dépend de la distance à laquelle il se situe du sujet. À 20 cm, la précision maximale de l’œil humain correspond à une résolution de 380 dpi. À 1 m, elle est de 76 dpi et à 10 m, elle descend à 7,6 dpi. En termes mathématiques, on estime que le pouvoir de résolution de la vision humaine est d’environ une minute d’arc. Depuis 2012, Apple crée des produits dont les écrans sont qualifiés de « Retina ». Cela fait référence au fait que la résolution angulaire de ces écrans est proche ou supérieure au pouvoir de résolution de la vision humaine. Depuis, d’autres constructeurs proposent des écrans à la résolution plus élevée, ce qui n’est pas toujours justifié dans la mesure où l’œil est incapable de distinguer la différence.On observe couramment un abus de langage du terme « résolution », qui est utilisé par les fabricants, les vendeurs et les développeurs dans l’expression « résolution d’affichage », exprimée en pixels (par exemple 1920x1080 pour la Full HD). Dans ce cas, c’est le mot « définition » qui devrait être utilisé, pour désigner une quantité totale de pixels. Certains logiciels de graphisme de la suite Adobe utilisent le terme « dimension » d’image, tandis que Microsoft le nomme « largeur de trame ». 

Résolution

Les trous noirs supermassifs sont des trous noirs géants qui ne proviennent pas de l’effondrement d’une étoile et dont les masses vont d’environ un million à plusieurs milliards de masses solaires.Où se trouvent les trous noirs supermassifs ?Ils sont tapis au cœur de la majorité des grandes galaxies et notre propre Voie lactée en possède un pesant presque 4 millions de masses solaires. Le record de masse pour un tel trou noir est pour l’instant détenu par la galaxie elliptique NGC 4889 qui contiendrait un trou noir pesant 21 milliards de masses solaires.Lorsque de grandes quantités de gaz et de poussières chutent vers ces astres elles forment généralement un disque d’accrétion en rotation autour de celui-ci. Cette chute s'accompagne de la libération d'une quantité prodigieuse de rayonnement, principalement ultraviolet et X et peut même donner lieu à la formation d’un quasar.Comment se forment les trous noirs supermassifs ?On ne sait pas très bien comment sont apparus les premiers trous noirs massifs au cœur des galaxies, tout ce que l’on sait c’est qu'ils croissent de pair avec les galaxies. La théorie standard veut que ce soit à l’occasion de collisions entre galaxies, avec fusion, que la coalescence de leurs trous noirs centraux se produise. Ce serait-là le processus le plus efficace pour obtenir les trous noirs supermassifs de plusieurs milliards de masses solaires aujourd’hui observés.On pense qu’il existe dans certains amas globulaires des trous noirs massifs, ne résultant pas de l’effondrement d’une étoile. Là aussi, lors de collisions entre galaxies, de tels trous noirs pourraient être phagocytés par le trou noir central. De fait, on connaît des exemples de ces trous noirs intermédiaires dans une galaxie. Un autre exemple de galaxie bien connu est NGC 6240, qui contenait elle-même deux trous noirs supermassifs qui nous apparaissent sur le point de fusionner dans des millions d’années.Toutefois, la théorie voulait que ce soit à l’occasion de ces fusions de galaxies que s’allument les quasars. Les dernières observations montrent que ce n’est pas le cas. Certains éléments nous échappent donc encore dans le processus de croissance des trous noirs supermassifs. La théorie des trous noirsOn peut considérer que Subrahmanyan Chandrasekhar avait prévu la formation des trous noirs avant tout le monde au début des années 1930 en découvrant qu’une étoile ayant épuisé son carburant nucléaire et dont la masse dépassait 1,44 masse solaire devait s’effondrer sur elle-même. Bien qu’un tel effondrement gravitationnel puisse parfois simplement conduire à la formation d’une étoile à neutrons, il peut aussi conduire à un trou noir, comme Robert Oppenheimer et George Volkoff l’ont montré en compagnie d’Hartland Snyder.Un trou noir est une région de l’espace dont rien ne peut s'échapper, pas même la lumière. Il est donc naturel de se demander si ce type d’objet pourrait être une menace pour notre planète. Futura-Sciences a interviewé Jean-Pierre Luminet, astrophysicien de renom, qui nous répond ici en vidéo. © Futura-SciencesLa théorie des trous noirs fit l’objet d’impressionnants travaux de Chandrasekhar pendant les années 1970. Avec sa découverte de ce qui s’appelle maintenant la masse de Chandrasekhar, ils furent en partie à l’origine de son prix Nobel de physique en 1983. Comme d’habitude pour la remise de ce prix, le lauréat donne une conférence. À la fin de celle du grand astrophysicien indien, on trouve de fascinantes remarques concernant la théorie mathématique des trous noirs, qui sont à peu près les suivantes : « Je ne sais pas si toute la portée de ce que j'ai dit est claire. Laissez-moi vous expliquer. Les trous noirs sont des objets macroscopiques avec des masses variant de quelques masses solaires à des milliards de masses solaires. Lorsqu’ils peuvent être considérés comme stationnaires et isolés, ils sont tous, chacun d'entre eux, décrits exactement par la solution de Kerr. C'est le seul cas connu où nous avons une description exacte d'un objet macroscopique. Les objets macroscopiques tout autour de nous sont régis par une variété de forces, décrites par diverses approximations de plusieurs théories physiques.En revanche, les seuls éléments de construction de trous noirs sont nos concepts de base de l'espace et du temps. Ils sont ainsi, presque par définition, les objets macroscopiques les plus parfaits de l'univers. Et puisque la théorie de la relativité générale nous fournit une famille de solutions dépendant uniquement de deux paramètres pour leur description, ils sont aussi les objets les plus simples de l’univers ».

Trou noir supermassif

L'énergie noire est le nom donné à une composante hypothétique de notre univers, présentant la particularité d'avoir une pression négative. Elle serait responsable de l'accélération de l'expansion cosmique mise en évidence de façon expérimentale en 1998.
 L’univers est en expansion. Si l’on tient compte de la gravité, cette expansion devrait ralentir et pourtant elle semble accélérer au cours du temps. Ce phénomène pourrait être dû à une force étrange : l’énergie noire. Jean-Pierre Luminet, astrophysicien de renom, explique pour Futura-Sciences ce que recouvre cette étrange notion. © Futura-Sciences
Selon la relativité générale, l’énergie est de la masse, donc elle gravite. La gravitation est attractive, elle devrait donc freiner l'expansion de l’univers. Néanmoins, l’observation indique que l’expansion s'accélère au cours du temps, ce qui semble contradictoire.
Pour tout savoir sur l'énergie noire, consultez notre dossier complet.

Énergie noire

La matière sombre (dark matter en anglais) est une mystérieuse composante matérielle probablement constituée de particules élémentaires mais en aucun cas de matière normale, c'est-à-dire de protons, neutrons et électrons, et que l’on suppose répartie dans tout l’univers observable. Sans charge électrique et n’interagissant que très faiblement avec la matière normale, elle se signale par son attraction gravitationnelle.
On lui donne plus généralement en français le nom de matière noire ou encore de masse manquante. Il ne faut surtout pas la confondre à l’antimatière dont on sait que la curieuse absence au niveau cosmologique, alors qu’elle devrait être aussi abondante que les particules de matière normale, constitue une énigme toujours irrésolue.
La question de l'existence de la matière noire
On a de nombreuses preuves concordantes de la présence de la matière noire, que ce soit au niveau des galaxies, des amas de galaxies mais également en ce qui concerne la naissance des galaxies via le rayonnement fossile. Ces preuves sont toutefois indirectes. On aimerait pouvoir fabriquer ces particules non baryoniques en accélérateur, les détecter avec des expériences comme Coupp et Picasso ou encore dans l’espace avec AMS.
Quatre-vingt seize pour cent du contenu de l'univers est de nature inconnue. Les mystérieuses matière noire et énergie noire en sont-elles les composantes ? Ou bien est-ce une erreur dans l'équation d'Einstein ? Des questions auxquelles le futur satellite Euclid de l'Esa répondra. Réalisateur : Pierre-François Didek (Karamoja Productions). Directeur de collection : Vincent Minier (Laboratoire AIM Paris-Saclay). © AstrophysiqueTV-Dailymotion
Mais il se pourrait que l’on fasse fausse route et que l’on doive revoir la loi de la gravitation à l’échelle des galaxies et des amas de galaxies. Diverses théories ont été proposées, en particulier celle connue sous le nom de Mond et ses avatars relativistes. 
Si le modèle de la matière noire froide (Cold Dark Matter ou CDM en anglais) semble solide et le plus favorisé par l’expérience, il n’est pas exempt de défauts et certains désaccords entre ses prédictions et la réalité sont connus. Il se pourrait donc bien que les deux théories soient nécessaires pour rendre compte des observations. On ne peut totalement écarter l’hypothèse qu’il faille vraiment se passer de la matière noire et considérer uniquement des théories comme Mond.
Une toute petite partie de la matière noire est à coup sûr composée de neutrinos. Pour le reste, si elle existe bien, on a proposé des minitrous noirs, des particules supersymétriques, l'axion et assez souvent ce qu'on appelle des Wimps.
Découvrez la matière noire dans notre dossier complet.

Matière sombre

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Tout pr&egrave;s de la [popupdefinition id=105]Biosph&egrave;re[/popupdefinition], un mus&eacute;e de l'environnement situ&eacute; &agrave; Montr&eacute;al, se trouve une maison solaire &eacute;cologique. Construite par des &eacute;tudiants, elle a pour objectif de montrer au public qu'une habitation peut r&eacute;pondre aux besoins de ses propri&eacute;taires tout en respectant l'environnement. Les mat&eacute;riaux de [popupdefinition id=17955]construction[/popupdefinition] choisis permettent d'optimiser la [popupdefinition id=5357]climatisation[/popupdefinition] de la structure. L'[popupdefinition id=15884]&eacute;nergie[/popupdefinition] de la maison est produite gr&acirc;ce &agrave; des panneaux solaires photovolta&iuml;ques. &copy; Benoit Rochon, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0

La maison solaire écologique de Montréal

Bien que l'on puisse trouver des traces d'un système naturel de climatisation dès le XVIe siècle, la version moderne est due à l'Américain Willis Haviland Carrier qui a mis au point le premier climatiseur. Ce système s’est développé sur l’idée d’assécher l’air afin d’en éliminer l’humidité. À l’origine, la climatisation était utilisée dans certains domaines professionnels comme l’imprimerie ou le cinéma. Ce n’est que plus tard qu’elle a conquis le grand public et qu'elle s’est invitée au sein des foyers pour apporter de la fraîcheur dans une pièce où la température est trop élevée, ou pour réguler le niveau d'humidité et de poussières de la pièce. Depuis, la climatisation a beaucoup évolué.Aujourd’hui, dans les hôtels, restaurants, ou plus largement dans les lieux publics soumis à des températures élevées, la climatisation est devenue un équipement indispensable. On la retrouve également dans une grande partie des véhicules automobiles. Le terme conditionnement d’air est plutôt réservé au secteur industriel ou à des locaux particuliers comme les laboratoires.De nombreux Français ont décidé d’équiper leur lieu de vie d’un système de climatisation. Les périodes de fortes chaleurs étant de plus en plus fréquentes, la climatisation s’avère être une solution gagnante et peu coûteuse. Elle offre plus de confort pour traverser les pics de chaleur. Les personnes fragiles apprécient les espaces climatisés où l’air est purifié et dans lesquels une température agréable est maintenue.On doit la première climatisation, inventée en 1902, à l'Américain Willis Haviland Carrier. © Smial, CC by-sa 2.0, Wikimedia Commons Principe de la climatisationCe système repose sur un mécanisme qui doit être capable de contrer les charges thermiques et hydriques d'une pièce tout en assurant un renouvellement de l'air. Dans la majorité des cas, le climatiseur doit pouvoir réguler le degré de pollution de l'air, sa température, son degré d'hygrométrie ainsi que sa teneur en poussière. La technique utilisée par le climatiseur provient de la technique des pompes à chaleur. Aujourd'hui, de plus en plus de climatiseurs sont dits « réversibles », dans le sens où leur mécanisme permet de rafraîchir une température, mais aussi de l'augmenter lorsqu'elle est trop basse (système de chauffage).Le fonctionnement de la climatisationLes systèmes de climatisation reprennent le fonctionnement des réfrigérateurs. Un fluide frigorigène circule dans le climatiseur et permet de refroidir l’air chaud absorbé par l’appareil grâce au compresseur. Les calories de chaleur sont évacuées à l'extérieur de l’espace de vie et l’air froid produit est diffusé dans la pièce. Le cycle de production d’air froid est répété jusqu’à ce que la température souhaitée soit atteinte. La climatisation fonctionne en circuit fermé.La climatisation réversibleGrâce à la vanne d'inversion de cycle, le système de climatisation réversible peut se transformer en pompe à chaleur. L’installation réversible peut alors assurer le chauffage dans les pièces de vie durant l’hiver. C’est une véritable économie puisque ce type de système est peu gourmand en énergie. L’installation peut ainsi fonctionner en continu quelle que soit la saison. C’est la solution la plus économique pour réduire vos factures d'électricité et optimiser votre investissement.Une climatisation réversible pour faire des économies. © Goffkein, Adobe StockInstallation d’un système de climatisationLa mise en service de la climatisation doit être réalisée par un professionnel. De nombreux paramètres sont à prendre en compte lors de l’installation du système de climatisation :la bonne installation des blocs extérieurs ;le passage d’air ;l’évacuation des condensats ;la connexion entre les différentes unités ;l’étanchéité de l’ensemble ;l’élimination de l’air présent dans les tuyaux.Si vous vivez au sein d’une copropriété, il est nécessaire de disposer de l’accord du syndic pour installer un système de climatisation. En tant que propriétaire, vous devez obtenir un accord auprès de la mairie de votre commune.Les climatiseurs mobiles peuvent être une alternative à l’installation d’un système de climatisation. Ces derniers ne nécessitent pas l’intervention d’un professionnel.Utilisation de la climatisationLors de la mise en marche de la climatisation, il est nécessaire de fermer les portes et les fenêtres de la pièce. L’efficacité de votre climatiseur est optimale dans un espace clos. Vous pouvez régler la température souhaitée à 7 °C de moins que la température extérieure. Il est recommandé d’éteindre la climatisation durant la nuit. Les températures chutent le soir, il est alors préférable d’ouvrir les fenêtres et de profiter de l’air extérieur.

Climatisation

Système planétaire incluant l'ensemble des organismes vivants et des milieux où ils vivent.

Biosphère

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Juno est une sonde spatiale destin&eacute;e &agrave; &eacute;tudier [popupdefinition id=3714]Jupiter[/popupdefinition]. Elle pr&eacute;sente la caract&eacute;ristique d'utiliser des panneaux solaires au lieu de [popupdefinition id=10705]g&eacute;n&eacute;rateurs[/popupdefinition] thermo&eacute;lectriques &agrave; radio-isotope. &copy; [popupdefinition id=2468]Nasa[/popupdefinition], [popupdefinition id=2561]JPL[/popupdefinition], Wikimedia Commons, DP

La sonde spatiale Juno

Jupiter

Sont qualifiés d'« isotopes » les différents types d’atomes d’un même élément qui se distinguent seulement par leur nombre de neutrons. Les isotopes d’un même élément gardent en effet le même nombre de protons et d’électrons. Ils possèdent aussi les mêmes propriétés chimiques.Isotopes stables et isotopes radioactifs : l'exemple du carboneLes isotopes d’un même élément présentent cependant des propriétés physiques différentes. Notamment en ce qui concerne leur radioactivité. Ainsi, par exemple, deux isotopes du carbone que sont le carbone 12 (12C) et le carbone 14 (14C) comportent, pour le premier, 6 neutrons et pour le second, 8 neutrons. Le carbone 12 est stable. C’est celui que l’on a l’habitude d’appeler tout simplement « carbone ». Quant au carbone 14, c'est un isotope radioactif – on le qualifie de fait de « radionucléide » ou de « radio-isotope » – et il est d’ailleurs utilisé dans des techniques de datation.Isotopes naturels ou artificiels : l'exemple de l'uraniumLes isotopes peuvent exister à l’état naturel. C’est le cas du carbone 12 et du carbone 14, par exemple. Ils peuvent aussi être synthétisés en laboratoire ou produits par l’industrie. L’uranium compte ainsi 17 isotopes – présentant un nombre de neutrons compris entre 125 et 150 –, tous radioactifs, mais seulement trois d’entre eux se trouvent naturellement sur Terre, parmi lesquels l’uranium 238 et l’uranium 235 qui comptent respectivement 146 et 143 neutrons.

Isotope

Le "Jet Propulsion Laboratory" (JPL) basé à Pasadena aux États-Unis est un des nombreux centres de recherches de la NASA. Il est dirigé par le "California Institute of Technology" (Caltech), célèbre université américaine.
Le JPL est le principal centre américain pour l'exploration robotique du système solaire. Il a dirigé plusieurs projets comme les sondes Pioneer, Viking, Voyager et plus récemment la sonde Galileo, les missions Mars Pathfinder et les deux robots de la mission Mars Exploration Rover (Spirit et Opportunity), Cassini-Huygens. 
Site internet du JPL.

Jet Propulsion Laboratory

Juno est une sonde d’étude de la planète Jupiter de la Nasa. Elle a été lancée en 2011 et est arrivée à destination en juillet 2016. La sonde Juno emporte un ensemble de huit instruments scientifiques totalisant 29 capteurs différents, ainsi qu'une caméra.Les principaux objectifs de Juno sont axés sur la connaissance de l'histoire de la formation de Jupiter et sur son évolution. Ses données nous aident également à mieux comprendre les systèmes planétaires découverts autour d'autres étoiles, car la plupart des exoplanètes connues sont des Jupiter chaudes (c'est-à-dire des planètes similaires à Jupiter mais plusieurs fois plus massives).Concernant Jupiter, Juno se focalisera sur l'étude de l'atmosphère jovienne, de son champ magnétique et de la magnétosphère. Elle croisera plusieurs types de données pour en savoir plus sur son noyau, notamment par la cartographie des champs magnétiques et gravimétriques. Signalons également que la sonde observera les aurores boréales et australes, les plus puissantes du Système solaire.La Nasa, contrainte de modifier ses plansPour cette mission, les plans de la Nasa ne se sont pas déroulés comme prévu. Initialement, la Nasa prévoyait qu'après deux orbites de 53 jours, la sonde en réaliserait 32 autres sur une orbite de 14 jours, avant de terminer sa mission initiale. Pour passer de l'orbite de 53 jours à celle de 14 jours, Juno devait allumer son moteur pour entamer une manœuvre qui devait réduire l'orbite à 14 jours.Or, il se trouve que ce même moteur équipe d'autres sondes de la Nasa et qu'un problème dans des clapets de son système de pressurisation a été identifié sur l'une de ces sondes. La Nasa n'a pas voulu prendre le risque de compromettre cette mission à un milliard de dollars quelques mois seulement après son arrivée autour de Jupiter. Elle donc a pris la décision de rester sur une orbite de 53 jours autour de Jupiter.Ce nouveau scénario n’a pas remis en cause les objectifs initiaux de la mission qui seront bien atteints. En effet, tout l'intérêt de la mission est de faire de la science au périjove, c'est-à-dire quand Juno se trouve au plus près de Jupiter. Or, qu'elle soit sur une orbite de 53 jours ou de 14 jours, l'altitude du périjove reste la même, à quelques milliers de kilomètres au-dessus des pôles.La mission va néanmoins durer plus longtemps et se dérouler à un rythme moins effréné. Surtout, cette orbite offre de nouvelles opportunités scientifiques : elle va permettre d'explorer les confins de la magnétosphère jovienne, incluant sa « queue », sa partie sud et sa région frontalière, la magnétopause.

Juno

La radiographie est une technique d’imagerie qui vise à visualiser un organe ou une partie du corps sur une pellicule photosensible. Réalisée par un radiologue en hôpital ou « en ville », elle utilise les rayons X. Par extension, le terme « radiographie » désigne également le cliché radiographique. 
Pratique de la radiographie
Cet examen permet de visualiser la plupart des organes. Radiologie osseuse, articulaire ou rachidienne, radiologie pulmonaire, urinaire ou encore digestive, ASP (pour Abdomen sans préparation)… ses champs d’application sont multiples. 
Déroulement de l’examen
La radiographie repose sur l’utilisation des rayons X. Le faisceau est émis à partir d’une source (un tube) fixe et non rotatif comme pour le scanner. Les rayons sont plus ou moins absorbés par les tissus - en fonction de la densité de ces derniers – avant d’être recueillis sur une pellicule photosensible placée derrière le patient. Sur le cliché, les rayons X laissent une trace plus ou moins opaque, selon la densité des tissus traversés. En cas d’exploration spécifique (du tube digestif ou d’un organe richement vascularisé par exemple), le médecin peut décider l’injection préalable d’un produit de contraste. Celui-ci permet d’améliorer la lisibilité des clichés.
Risques éventuels de la radiographie
L’examen radiographique n’est pas douloureux. Et s’il n’existe aucune contrindication, quelques précautions doivent toutefois être prises, notamment en cas de grossesse ou chez les femmes qui allaitent. Si vous êtes concernée, vous devez en informer le radiologue.
Source : Dictionnaire de l’imagerie médicale et des rayonnements, Académie nationale de Médecine, PUF

Radiographie

Un générateur électrique est un système transformant une énergie quelconque en énergie électrique, il n'en crée pas. Il existe des générateurs électrochimiques et des électrostatiques. 
Les générateurs électrochimiques
Les générateurs électrochimiques génèrent une tension continue et sont principalement utilisés dans des appareils électriques portatifs. Il peut s'agir par exemple de piles ou d'accumulateurs électrochimiques. Ces derniers transforment l'énergie chimique en énergie électrique.
Les générateurs électrostatiques
Les générateurs électrostatiques, quant à eux, convertissent l'énergie mécanique en énergie électrique et sont peu employés en dehors des accélérateurs d'ions ou d'électrons. Les « machines tournantes » sont également des générateurs. On trouve parmi elles la dynamo et les alternateurs qui sont constitués d'un rotor (inducteur) et d'un stator (induit). Le rotor peut être un aimant ou un électroaimant qui tourne et crée un champ magnétique induisant un courant électrique dans le stator (lui aussi muni d'aimants ou d'électroaimants). La fréquence du courant électrique est fonction de la vitesse de rotation du rotor.

Générateur

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Cr&eacute;&eacute; en 1993, le Solar Car Challenge a pour objectif de motiver et sensibiliser les &eacute;tudiants du monde entier &agrave; l'[popupdefinition id=15884]&eacute;nergie[/popupdefinition] alternative. L'&eacute;v&eacute;nement permet d'apprendre aux &eacute;l&egrave;ves comment construire des voitures solaires. Tous les deux ans, une course avec les engins fabriqu&eacute;s d&eacute;bute au niveau du circuit [popupdefinition id=11105]automobile[/popupdefinition] Texas Motor Speedway (Texas, &Eacute;tats-Unis). &copy; Pspatry, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0

Le Solar Car Challenge, une course de voitures solaires

Une automobile est un véhicule terrestre disposant de roues et équipé d'un moteur embarqué qui le propulse. 
Inventée en 1886 par Carl Benz
La toute première automobile : à vapeur 
La première ébauche d'un véhicule mobile a lieu en 1796 lorsque le Français Joseph Cugnot plaça une machine à vapeur à l'arrière d'une charrette : le fardier. Plusieurs tentatives furent opérées dans les décennies suivantes, toutes se basant sur la machine à vapeur. Mais cette dernière empêchait tout véhicule de devenir réellement mobile, en raison de sa lourdeur, de sa faible vitesse et de son autonomie de quelques dizaines de minutes. Il fallut attendre le moteur à explosion en 1859 pour voir apparaître les premières automobiles.
Les évolutions de l'automobile moderne
L'ingénieur allemand Carl Benz est considéré comme l'inventeur de l'automobile moderne : il s'inspira du modèle de moteur mis au point par Nikolaus Otto pour créer son véhicule, équipé de trois roues et d'un moteur à explosion. Il dépose alors un brevet qui est validé le 29 janvier 1886. Carl Benz entreprend immédiatement la création d'une entreprise qui porte son nom et qui, en l'espace de 15 ans, devient leader mondial de ce secteur. À partir des années 1920, l'automobile se démocratise dans le monde entier, avec le développement des routes goudronnées et l'instauration du code de la route. Elle est composée d'un châssis roulant sur lequel est installé un groupe motopropulseur commandé par le conducteur à l'aide d'un volant et d'éventuelles pédales. Le moteur installé est un moteur à combustion interne ou un moteur électrique. L'essor des accessoires tels que l'ABS et l'airbag lui ont permis de devenir plus sûre et de réduire le nombre de morts sur les routes.

Automobile

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Avec cette voiture solaire, Peter Bauer a gagn&eacute; le premier Tour de sol, une course [popupdefinition id=11105]automobile[/popupdefinition] suisse exclusivement d&eacute;di&eacute;e aux voitures solaires qui s'est d&eacute;roul&eacute;e entre 1985 et 1993. Ce v&eacute;hicule est aujourd'hui expos&eacute; au mus&eacute;e Mercedes-Benz de Stuttgart, en Allemagne. &copy; Morio, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0

La voiture solaire de Mercedes

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Les panneaux photovolta&iuml;ques g&eacute;n&egrave;rent de l'&eacute;lectricit&eacute; &agrave; partir de l'[popupdefinition id=15884]&eacute;nergie[/popupdefinition] solaire. Ils fonctionnent gr&acirc;ce &agrave; des mat&eacute;riaux dits [popupdefinition id=3875]semi-conducteurs[/popupdefinition], comme le [popupdefinition id=14517]silicium[/popupdefinition], qui peuvent absorber la [popupdefinition id=326]lumi&egrave;re[/popupdefinition] du [popupdefinition id=3727]soleil[/popupdefinition]. Les [popupdefinition id=3500]photons[/popupdefinition] mettent alors des [popupdefinition id=68]&eacute;lectrons[/popupdefinition] du silicium en [popupdefinition id=316]mouvement[/popupdefinition], ce qui g&eacute;n&egrave;re de l'&eacute;lectricit&eacute;.&copy; Pieter Morlion, Flickr, CC by-nc-nd 2.0

Les panneaux solaires photovoltaïques

L’électron est une particule de matière douée d’une masse (9,1 10-31 kg, soit 0,511 MeV/c2, avec c la vitesse de la lumière exprimée en m/s) et chargée électriquement négativement (on la note e avec pour valeur -1,6 10-19 C) qui est l’un des composants des atomes avec les noyaux constitués de protons et de neutrons. À ce titre il est responsable des propriétés physiques et chimiques des gaz, liquides et solides (conductivité électrique, magnétisme, émission et absorption de la lumière, liaisons chimiques) et même d’un quatrième état de la matière, le plasma. Jusqu’à preuve du contraire, c’est une particule élémentaire au même titre que les quarks qui composent les neutrons et les protons. 
Ses propriétés sont décrites par les lois de la mécanique quantique et dans le cadre d’une théorie quantique des champs, le modèle électrofaible de Glashow-Salam-Weinberg, pilier du modèle standard de la physique des hautes énergies. La physique quantique lui donne donc aussi certaines propriétés ondulatoires comme le physicien français Louis de Broglie a été le premier à le comprendre en introduisant sa théorie des ondes de matière en 1923, ce qu’illustre l’expérience d’interférence popularisée par Richard Feynman.
La découverte de l'électron
Auparavant, les aspects corpusculaires de l’électron avaient été démontrés par plusieurs chercheurs dont en particulier le physicien britannique Joseph John Thomson qui fut en fait le découvreur de l’électron avec ses expériences menées de 1896 à 1897.
L’existence de charges électriques corpusculaire avait été soupçonnée depuis un certain temps et les physiciens George Stoney et George Fitzgerald avaient même proposé un nom pour ces corpuscules qui se manifestaient dans des phénomènes électrostatiques, en particulier lorsque l’on frotte de l’ambre. Comme ce matériau se nomme « ἤλεκτρον / êlectron » en grec, ils ont tout naturellement été conduits à « électron ». L’histoire de sa découverte est très riche comme le montre la vidéo ci-dessous.
 L’histoire de la découverte de l’électron. © Synchrotron SOLEIL
L’électron quantique, une clé de la technologie moderne
Techniquement, l’électron est un fermion possédant un moment cinétique intrinsèque, un spin de valeur ½ en unité définie par la fameuse constante de Planck. On le trouve sur des couches électroniques dans le modèle de l’atome proposé par Niels Bohr en 1913. L’existence de ces couches repose en fait sur l’existence d’une dualité onde-corpuscule dont la description se fait à partir des ondes de matière gouvernées par l’équation de Schrödinger. Il faut en fait tenir compte de la théorie de la relativité pour décrire ces ondes de matières et, comme l’a montré le physicien Paul Dirac avec son équation relativiste généralisant celle de Schrödinger pour un électron, cela implique tout à la fois l’existence du spin de l’électron et le fait qu’il doit exister une particule de même masse que l’électron mais avec une charge électrique positive : un antiélectron, une particule d’antimatière nommée positron.
Électrons et positrons sont supposés stables, ils interviennent dans certaines désintégrations d’autres particules qui font partie comme eux d’une famille que l’on appelle des leptons, des sortes de cousins plus lourds. La masse de l’électron serait donnée par l’existence du fameux boson de Brout-Englert-Higgs via des couplages de Yukawa tout comme dans le cas des quarks. L’électron est censé être ponctuel mais s’il possède une forme à une certaine échelle, cela pourrait s’expliquer par l’existence d’une

Électron

Etoile centrale du système solaire. 
Le Soleil est l'étoile la plus proche de la Terre, dont elle est distante d'environ 150 millions de kilomètres. Le Soleil est situé à 8,5 kparsecs du centre de la Voie lactée. Dans la classification des étoiles, le soleil est une étoile de type G2.
La masse du Soleil représente la majeure partie de la masse du système solaire. Elle est utilisée comme unité de masse pour les étoiles. L'énergie solaire, d'une importance capitale pour la Terre et notamment pour la vie, est produite par les réactions nucléaires qui se déroulent au coeur du Soleil. Agé d'environ 5 milliards d'années, le Soleil continuera à briller, avec une luminosité augmentant lentement, pendant une durée équivalente, avant d'évoluer en géante rouge et finalement de mourir.
Le mouvement apparent du Soleil par rapport à la Terre donne lieu aux saisons, dues à l'inclinaison du plan de l'écliptique par rapport à celui de l'équateur terrestre. 
La rotation de 27 jours du Soleil autour de lui-même a été découverte par Galilée en 1611. 
On distingue dans le Soleil diverses couches parmi lesquelles le noyau ou coeur, la zone radiative, la zone de convection, la photosphère (qui émet la majeure partie de la lumière solaire), la chromosphère et sa partie extérieure, la couronne. La densité décroît avec l'altitude, du noyau vers l'atmosphère. La température régnant dans le noyau est de l'ordre de 15 millions de kelvins. Elle décroît dans les zones radiatives et convectives. Dans la photosphère, qui constitue la surface visible du Soleil, elle est de l'ordre de 5800 K en moyenne. Dans les plus basses couches de la chromosphère, la température décroît avec l'altitude jusqu'à environ 4500 K, avant de croître à nouveau, surtout dans la zone de transition, où cette croissance est très forte sur une épaisseur réduite. La température de la couronne atteint des températures de l'ordre de 106 K. Cette température extrêmement élevée n'est pas encore totalement expliquée. 
L'atmosphère solaire est un milieu complexe constitué de plasma soumis à un champ magnétique intense, siège d'éruptions solaires et qui émet le vent solaire. Les taches solaires, qui apparaissent sombres à cause de leur température plus basse sont, comme la couronne, des radiosources. L'activité solaire liée à ces phénomènes varie de manière cyclique.
Récemment, l'héliosismologie a permis de mieux appréhender la structure interne du Soleil. La couche convective interne n'est connue que par les ondes étudiées dans cette discipline et par l'étude des neutrinos solaires, produits au cours des réactions nucléaires se déroulant dans le coeur. Le déficit des neutrinos solaires observés par rapport à ceux attendus est l'une des interrogations de l'astrophysique solaire. 
L'observation du spectre solaire s'effectue grâce à des spectrohéliographes. Ce spectre comprend des raies, connues depuis Fraunhofer (1814), qui signalent la présence d'hydrogène et d'hélium principalement et d'une soixantaine d'autres éléments. Il comprend également des bandes qui trahissent la présence de molécules dans l'atmosphère solaire.

Soleil

On désigne par le terme de « lumière visible » le spectre du rayonnement électromagnétique perceptible par l’œil humain.
La lumière blanche
Les longueurs d’ondes de la lumière visible s’échelonnent d’environ 380 nm (violet) à 780 nm (rouge). Le spectre visible est obtenu par décomposition de la lumière blanche par un prisme. Les caractéristiques et les propriétés de la lumière sont étudiées dans le cadre de l'optique.
Vitesse de la lumière
La lumière se propage dans le vide ainsi que dans la matière ; sa vitesse de propagation dépendant du milieu dans lequel elle se déplace. Dans le vide, la lumière se propage à la vitesse c de 3.108 m.s-1., c'est-à-dire 300.000.000 mètres par seconde, ou encore 300.000 kilomètres par seconde. La vitesse de la lumière dans le vide est l’une des constantes fondamentales de la physique.
Lumière, longueur d'onde et couleur
Autre caractéristique importante : sa longueur d’onde. Dans un milieu dispersif, celle-ci peut d’ailleurs influer sur la vitesse de propagation de la lumière. La longueur d’onde influe aussi sur la perception sensorielle de l’œil et donne ainsi à la lumière sa couleur.
Ondes électromagnétiques et photons : la dualité onde-corpuscule
D’un point de vue théorique, la lumière peut être représentée soit par des ondes électromagnétiques, soit par des photons. C’est ce que les physiciens appellent la dualité onde-corpuscule. Ainsi, certains phénomènes optiques (rayonnement du corps noir et loi de Planck, etc.) s’expliquent bien à l’aide de la théorie ondulatoire qui suppose que la lumière est une onde électromagnétique. Pour d’autres (effet photoélectrique, effet Compton, etc.), il faut supposer que la lumière est composée de corpuscules d’énergie nommés « photons ».
Physique : optique quantique et photons intriqués
La théorie quantique a formalisé cette surprenante dualité. Les photons possèdent à la fois les propriétés de particules – on peut les compter, par exemple – et celles d’ondes : ils peuvent interférer.
Les physiciens sont capables de manipuler des photons uniques ou des paires de photons dits intriqués. Ils étudient les phénomènes qui en découlent dans le cadre de l’optique quantique. Les applications potentielles sont prometteuses : cryptographie inviolable, calculs basés sur le qubit, etc.

Lumière

Particule élémentaire (quantum) de la lumière. Un photon est un boson.
Le nom photon vient du grec et signifie "lumière". En effet, le photon transmet l'interaction électromagnétique, la lumière étant un exemple d'onde électromagnétique.

Photon

On qualifie de mouvement, la variation de la position d'un point, d'un solide ou d'un système, étudié dans un référentiel donné, en fonction du temps. Un mouvement est décrit grâce à une vitesse et à une trajectoire. Cette dernière donne l’ensemble des positions que prend le point au cours du temps. Notez que selon le référentiel choisi, le mouvement n’est pas le même. Un point en mouvement dans un référentiel peut même se retrouver au repos dans un autre. C’est le cas, par exemple d’un avion que l’on ravitaille en vol. Ce dernier est immobile dans le référentiel du ravitailleur, mais en mouvement dans celui du sol.Ainsi le référentiel terrestre – rattaché au sol – permet d’étudier le mouvement d’objets se déplaçant à la surface de la Terre. Le référentiel géocentrique – centré sur la Terre et dirigé selon des étoiles fixes - est utilisé pour décrire des objets en mouvement autour de la Terre. Et le référentiel héliocentrique – centré sur le Soleil et dirigé selon des étoiles fixes – sert à décrire les mouvements d’objets se déplaçant autour du Soleil.Lorsque la trajectoire est courbe sans être circulaire – comme celle d’un ballon qui rebondit -, on parle de mouvement curviligne. © sharpshutter22, FotoliaDifférents types de mouvementsEn fonction de la vitesse et de la trajectoire, il existe plusieurs types de mouvement. On parle par exemple de mouvement rectiligne uniforme accéléré lorsque la trajectoire correspond à une droite et que la vitesse augmente au fil du temps. Le mouvement est circulaire ralenti – ou encore décéléré – lorsque la trajectoire est représentée par un cercle et que la vitesse diminue avec le temps. Le mouvement est par ailleurs qualifié d’uniforme lorsque la vitesse reste constante.On distingue aussi les mouvements de rotation des mouvements rectilignes. En effet, un corps est dit en rotation si la trajectoire de chacun de ses points est un cercle centré sur un axe de rotation. Ainsi un mouvement hélicoïdal correspond-il à la combinaison d’un mouvement rectiligne et d’un mouvement de rotation.Enfin, il existe des mouvements plus aléatoires, comme le mouvement brownien. C’est ainsi que l’on nomme le mouvement adopté par une grosse particule au milieu de petites particules avec lesquelles elle entre en collision dans un fluide.

Mouvement

Corps cristallin dont les propriétés de conductibilité électrique sont intermédiaires entre celle des métaux et celle des isolants.
Un semi-conducteur serait isolant à une température de zéro kelvin (zéro absolu), contrairement à un métal. 
Les semi-conducteurs sont largement utilisés en électronique pour réaliser des composants tels que des diodes, des transistors, des thyristors, des circuits intégrés ainsi que des lasers à semi-conducteur.
Phys. La conductivité intrinsèque d'un cristal semi-conducteur est liée à son nombre de porteurs de charge intrinsèques (électrons et trous). La libération d'un électron de conduction, c'est-dire son passage de la bande de valence à la bande de conduction laisse un trou dans la bande de valence, qui participe à la conduction électrique comme un électron de charge électrique positive. 
La formation d'une paire électron-trou est d'autant plus facile que le gap, différence d'énergie entre la bande de conduction et la bande de valence, est faible. 
Les semi-conducteurs intrinsèques ont cette propriété caractéristique : l'agitation thermique suffit à fournir l'énergie nécessaire au passage d'un électron de la bande de valence à la bande de conduction. La conductivité intrinsèque qui en résulte augmente avec la température, contrairement à ce qui se passe pour un conducteur métallique. Un rayonnement électromagnétique peut également provoquer le passage d'un électron dans la bande de conduction (photoconduction). 
La semi-conduction extrinsèque est obtenue grâce à l'introduction d'impuretés, par dopage n (pour négatif) ou p (pour positif), ce qui augmente de beaucoup la conductivité des semi-conducteurs intrinsèques. 
Les porteurs libres introduisent une bande d'énergie supplémentaire dans la bande interdite du semi-conducteur (à un niveau accepteur ou donneur selon le type de dopage p ou n).

Semi-conducteur

Très abondant sur Terre, le silicium est le principal élément utilisé dans les transistors qui constituent la base de l’informatique. 
Généralités
Symbole : SiNuméro atomique : 14Électrons par niveau d’énergie : 2, 8, 4Masse atomique : 28,0855 uIsotopes les plus stables : 28Si stable avec 14 neutrons (92,22 %), 29Si stable avec 15 neutrons (4,68 %), 30Si stable avec 16 neutrons (3,09 %)Série : métalloïdes Groupe, période, bloc : 14, 3, pDensité : 2,33Point de fusion : 1.414 °CPoint d’ébullition : 3.265 °C
Historique du silicium
La silice, un composé du silicium très abondant dans la nature, est connue depuis l'Antiquité et a un moment été considérée comme un élément. En 1823, Berzelius parvient à isoler le silicium. Henri Sainte-Claire Deville sera le premier à obtenir du silicium cristallin en 1854.
Propriétés du silicium
La couleur du silicium dépend de sa forme. Cristallisés sous forme cubique, les cristaux de silicium sont gris-noir avec des reflets métalliques bleutés. Le silicium amorphe se présente comme une poudre brun foncé.
Le silicium est un élément semi-conducteur : en conséquence, sa conductivité électrique est faible comparée à celle des métaux. Le silicium n'est pas soluble dans l'eau. Il est nettement moins ductile que les métaux.
Utilisation du silicium
De la même façon que le silicium est un élément abondant dans la nature, on le retrouve dans une myriade d'applications : verre, ciment, céramique, silicones, semi-conducteurs, huiles, etc. Il est présent dans certains aciers et dans les briques, ainsi que les émaux et les poteries en tant qu'élément réfractaire.
Le silicium est aussi employé dans les panneaux photovoltaïques. Les procédés de gravure utilisés pour l'électronique permettent aussi de fabriquer du silicium avec des nanopores pour la dissociation des molécules d'eau dans les piles à combustible.
Le carbure de silicium possède une dureté très proche de celle du diamant. En conséquence, il est utilisé comme abrasif et dans les outils. La silice, quant à elle, est aussi utilisée avec le noir de carbone pour la fabrication de certains pneus. Le quartz est employé comme matériau transparent car il résiste mieux que le verre à la chaleur.
Biologie et biochimie du silicium
Le corps humain contient environ sept grammes de silicium. Ce dernier est notamment impliqué dans la fixation du calcium du squelette et dans le fonctionnement du système immunitaire. 
L’hypothèse de l’existence d’une forme de vie basée sur le silicium (qui est placé dans la même colonne du tableau périodique que le carbone) reste à démontrer. En effet, le silicium peut difficilement former des liaisons multiples, très présentes dans le vivant, notamment pour les échanges au niveau des cellules.

Silicium

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Situ&eacute;e pr&egrave;s de S&eacute;ville, en Espagne, la centrale au sol Germasolar utilise des [popupdefinition id=1009]miroirs[/popupdefinition] pour chauffer un stock de sels dans une tour centrale. Ces sels, capables de conserver 95 % du [popupdefinition id=13785]rayonnement solaire[/popupdefinition], peuvent alors g&eacute;n&eacute;rer de l'&eacute;lectricit&eacute; &agrave; toute heure, m&ecirc;me la nuit ! Inaugur&eacute;e en octobre 2011, cette centrale approvisionne 25.000 [popupdefinition id=1015]foyers[/popupdefinition] locaux.&copy; Greens MPs, Flickr, CC by-nc-nd 2.0

La centrale au sol Germasolar, près de Séville

Foyer d'une lentille : Le foyer est un point fixe par lequel passent tous les rayons lumineux venant de l'infini.
Dans une ellipse, point particulier du demi grand axe : la somme (resp. la différence) des distances d'un point quelconque d'une ellipse (resp. d'une hyperbole) aux foyers est constante. Le Soleil occupe un foyer des ellipses décrites par les planètes autour de lui (1ere loi de Kepler).

Foyer

Le rayonnement solaire désigne l’ensemble des ondes électromagnétiques émises par le Soleil. Il se compose donc d’ultraviolets, de la lumière visible, mais également d’ondes radio en plus de rayons cosmiques.
Le rayonnement solaire partiellement absorbé par la Terre
Une partie du rayonnement émis parvient jusqu’à la Terre, où des ondes sont réfléchies par l’ionosphère et l’atmosphère (les ondes décamétriques et certains rayons ultraviolets), tandis que d’autres arrivent à la surface des nuages, des océans ou des continents.
Elles vont alors être plus ou moins réfléchies selon l’albédo de la surface frappée. Celles qui ne le sont pas sont alors absorbées sous forme de chaleur ou exploitées par des organismes vivants, comme les végétaux pratiquant la photosynthèse.

Rayonnement solaire

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Cette station m&eacute;t&eacute;orologique est situ&eacute;e au sommet du mont [popupdefinition id=16820]V&eacute;suve[/popupdefinition], en Italie. Elle est &eacute;quip&eacute;e d'un [popupdefinition id=7971]panneau solaire[/popupdefinition], ce qui lui permet d'&ecirc;tre autonome en [popupdefinition id=15884]&eacute;nergie[/popupdefinition]. &copy; Michal Osmenda, Wikimedia Commons, CC&nbsp;by sa 2.0

Station météorologique solaire au sommet du mont Vésuve

Le Vésuve est un volcan italien dont le dynamisme éruptif est explosif. Il est à l’origine de la dénomination d’éruption plinienne, célèbre en raison de la destruction des villes de Pompéi, et Herculanum qui ont été ensevelies sous une pluie de cendres, une nuée ardente et une coulée de boue en l’an 79, conservant ainsi ces villes pour les générations futures. Haut de 1.281 mètres et bordant la baie de Naples, il a fait de nombreuses éruptions depuis l'antiquité. La dernière date de 1944.
Le Vésuve fait l’objet d’une surveillance particulière, tout comme les champs Phlégréens voisins, car il est considéré comme un volcan actif et parce qu’il n’est qu’à environ neuf kilomètres à l’est du cœur de Naples, la deuxième plus grande agglomération urbaine italienne (près de 4 millions d’habitants). C’est par ailleurs le seul volcan d’Europe continentale à être entré en éruption durant les cent dernières années.
 Pompéi et le Vésuve survolés en drone. © Robbert Klein Langenhorst
Origine du Vésuve
Le Vésuve s’est formé dans une ancienne caldeira encore visible avec le mont Somma qui entoure partiellement son cône tronqué de 300 mètres de profondeur pour 400 mètres de diamètre, en partie détruit par l’éruption de 79. Les deux structures sont séparées par la vallée Atrio di Cavallo, large de 5 kilomètres.
Tout comme les deux autres volcans actifs d’Italie, l’Etna (Sicile) et le Stromboli (îles Éoliennes), l’existence du Vésuve et plus généralement des séismes en Italie du Sud sont des conséquences de la tectonique des plaques. En l’occurrence, il s’agit de la subduction de la plaque africaine, sous la plaque eurasienne, se déplaçant de 2,3 cm par an vers le nord-ouest.

Vésuve

Les panneaux solaires sont destinés à récupérer l’énergie du rayonnement solaire pour la transformer en chaleur ou en électricité.Les usages des panneaux solairesDans le premier cas, les panneaux sont dits thermiques et servent, par exemple, à faire chauffer de l'eau. Dans le deuxième cas, l'électricité est produite grâce à des cellules photovoltaïques partiellement composées de matériaux semi-conducteurs.À noter, le rendement des panneaux photovoltaïques dépend fortement des matériaux employés dans leur construction (plus de 25 % pour le silicium monocristallin, contre 7 % pour les cellules faites de boîtes quantiques).Les différents types de panneaux solairesIl existe plusieurs types de panneaux solaires : le panneau solaire thermique, le panneau solaire photovoltaïque, le panneau solaire aérovoltaïque et le panneau solaire hybride. Le panneau solaire thermique ne permet pas de produire de l’électricité, son mode de fonctionnement consiste à transformer l’énergie solaire en énergie calorifique. C’est une énergie permettant d’alimenter un système de chauffage ou de chauffer l’eau du réseau sanitaire. Pendant la journée, il absorbe la chaleur des rayons du soleil. Cependant, dans le cas où la température est inférieure à 0°C, il est impossible de chauffer l’eau sanitaire. Ce type de panneau solaire s’installe en direction du sud avec une inclinaison optimale de 45°. Le panneau solaire photovoltaïque est utile pour devenir autonome en électricité puisqu’il est capable de produire de l’électricité. Les cellules photovoltaïques convertissent les rayons du soleil en électricité en captant les photons présents dans la lumière. L'onduleur se chargera de transformer le courant continu en courant alternatif. Il s’agit du panneau solaire le plus répandu sur le marché. Selon le modèle choisi, les cellules peuvent varier : la cellule au silicium amorphe, la cellule en silicium monocristallin, la cellule en silicium polycristallin, la cellule tandem, la cellule CIGS… L’installation d’un panneau solaire photovoltaïque est simple et moins coûteuse par rapport à un panneau hybride. Le panneau est orienté vers le sud-est et l’inclinaison est comprise entre 30 et 35°. Le panneau solaire aérovoltaïque est un peu moins connu mais peut être une bonne solution pour chauffer l’eau sanitaire et pour le chauffage d’un logement. Le principe de fonctionnement du panneau est de récupérer la chaleur solaire dans sa couche inférieure où circule l’air chaud. Cependant, son installation est plutôt compliquée. L’installateur doit prévoir une inclinaison de 30° et orienter le panneau vers le sud. Le panneau solaire hybride permet de chauffer l’eau sanitaire et produit à la fois de l'électricité. Son coût est supérieur à celui d’un panneau solaire photovoltaïque et thermique. Son mode de fonctionnement est simple, la lumière captée génère de l’électricité et l’échangeur thermique assure la production d’eau chaude en captant la chaleur des rayons du soleil. L’avantage de ce système est qu’il rend possible l’indépendance énergétique dans l’habitat. Le panneau hybride est installé plein sud avec une inclinaison de 30°. La rentabilitéLa rentabilité des panneaux solaires est une donnée importante à comprendre lorsque l’on décide de se tourner vers les énergies renouvelables. Il faut savoir que les panneaux solaires photovoltaïques sont plus rentables dans les régions avec un meilleur ensoleillement. Pour calculer la rentabilité, le rapport coût et bénéfice est plutôt facile à calculer. Généralement, il s’agit d’un investissement rentable grâce au rendement des cellules photovoltaïques. Plusieurs variables sont à prendre en compte pour le calcul du rendement, notamment la puissance de votre installation. Une installation de panneau solaire permet de réduire les recours à un fournisseur d’électricité pour diminuer les factures mensuelles. Le but est de limiter les dépenses pour rentabiliser l’installation le plus rapidement possible.Les enjeux environnementaux des panneaux solairesLes panneaux photovoltaïques produisent de l’électricité sans émettre de pollution au moment de la transformation de l’énergie. La fabrication, l’installation et le recyclage de ces panneaux ont un impact négatif limité sur l’environnement. Les technologies évoluent pour diminuer encore plus les effets néfastes environnementaux. Lorsque le panneau solaire arrive en fin de vie, il est recyclable à 85%. En France, la politique de recyclage du photovoltaïque est rigoureuse.

Panneau solaire

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Pour pallier la rar&eacute;faction des ressources mini&egrave;res sur [popupdefinition id=4725]Terre[/popupdefinition], les scientifiques envisagent d'exploiter les [popupdefinition id=870]ast&eacute;ro&iuml;des[/popupdefinition], qui en sont tr&egrave;s riches. Cette vue d'artiste, imagin&eacute;e par la [popupdefinition id=2468]Nasa[/popupdefinition] en 1977, est la repr&eacute;sentation d'un appareil&nbsp;d'extraction sur un ast&eacute;ro&iuml;de [popupdefinition id=876]g&eacute;ocroiseur[/popupdefinition] gr&acirc;ce &agrave; un syst&egrave;me utilisant l'[popupdefinition id=15884]&eacute;nergie[/popupdefinition] solaire. &copy; Denise [popupdefinition id=370]Watt[/popupdefinition], Wikimedia Commons, DP

L'exploitation d’astéroïdes grâce à l'énergie solaire

Un astéroïde est un corps céleste composé de roches et de métaux, dont la taille peut aller de quelques centimètres à plusieurs kilomètres. Contrairement à ce que l’on pense, il n’erre pas de façon erratique dans l’espace, mais tourne autour d’une étoile. La naissance des astéroïdes remonte aux origines de notre Système solaire, il y a 4,56 milliards d’années. L’hypothèse la plus communément admise aujourd’hui est qu’ils résultent de fragments de roche qui n’ont pas pu s’agglomérer pour former une planète, en raison notamment de l’influence de Jupiter. Les astéroïdes sont parfois appelés planète mineure.
Comète, météorite, astéroïde, étoile filante : quelle est la différence ?
Les familles d'astéroïdes
Le premier astéroïde, Cérès, a été découvert en 1801 par Giuseppe Piazzi, alors directeur de l’observatoire de Palerme, en Sicile (Cérès est à présent considérée comme une planète naine). Depuis, on en a dénombré plus de 523.000, dont la majorité se situe dans la zone comprise entre Mars et Jupiter, appelée la ceinture d’astéroïdes (ou ceinture principale). D’autres astéroïdes sont découverts en dehors de cette zone, soit parce qu’ils possèdent une orbite qui les fait s’éloigner de la ceinture principale, soit parce qu’ils sont dans une autre zone du Système solaire.
On distingue notamment :
Les Troyens, qui circulent sur l’orbite de planètes, la plupart autour de Jupiter mais Mars, Uranus et Neptune en possèdent également quelques-uns.Les Centaures, généralement de petite taille, qui tournent autour du Soleil entre les orbites de Jupiter et de Neptune.Les transneptuniens, qui circulent sur une orbite très excentrique. On retrouve dans cette catégorie les astéroïdes de la Ceinture de Kuiper, une zone annulaire à l’instar de la Ceinture d’astéroïdes mais 20 fois plus étendue. 
Les astéroïdes géocroiseurs (Near-Earth Objects ou NEA en anglais), quant à eux, évoluent à proximité de la Terre. De par leurs trajectoires qui croisent l'orbite terrestre, ces objets sont traqués afin de mieux les identifier et prévenir d'une collision avec notre planète. Il en existerait plus de 10.000. Heureusement, le risque de collision est relativement faible : une météorite de la taille d’un stade de football, susceptible de dévaster la zone d’impact et ses environs s’écrase en moyenne tous les 2.000 ans. Quant aux gros astéroïdes comme, par exemple, celui qui a provoqué la disparition des dinosaures, il y a 66 millions d’années, la moyenne estimée est d'un tous les 100 millions d’années. Désormais, ces astéroïdes géocroiseurs sont surveillés étroitement par la Nasa.
Des milliers d’astéroïdes croisent l'orbite de la Terre. © Nasa, JPL-Caltech
Comment sont nommés les astéroïdes ?
Une fois détecté et que leur trajectoire est clairement établie, l’astéroïde se voit attribuer un numéro par le MPC (Minor Planet Center), une branche de l’Union astronomique internationale (UAI). Ce numéro, parfois accompagné d’un nom propre, ne dépend pas de l’ordre de sa découverte mais de celui où l’on a pu déterminer son orbite exacte. Il reprend donc d’abord entre parenthèses son ordre d’attribution, puis le chiffre de l’année, suivi d’une lettre qui indique la moitié du mois et une lettre qui indique l’ordre de la découverte dans cette moitié de mois. Par exemple 249.516 Aretha (2010 CV60).

Astéroïde

Unité légale de puissance (symbole: W). Equivalent à 1J/s ou à 1 V.APuissance d'un système dans lequel est transférée uniformément une énergie de 1 joule pendant 1 seconde.

Watt

Se dit des astéroïdes dont l’orbite approche ou croise celle de la Terre. La langue anglaise distingue les deux cas, par deux expressions : respectivement EGA et ECA (Earth-Grazing Asteroids et Earth-Crossing Asteroids). En français existe le terme de géofrôleur, peu utilisé, qui correspond donc à EGA.
Le nombre de géocroiseurs (au sens large) de plus d’un kilomètre est estimé à un peu plus d’un millier. Avec cette taille, une collision avec la Terre aurait des conséquences dévastatrices à l’échelle de la planète et de toute la biosphère. Ces astéroïdes dangereux peuvent être détectés avec les techniques actuelles et font l’objet d’observations nombreuses depuis ces dernières années. Les astronomes pensent en avoir aujourd’hui repéré les neuf dixièmes.
 Depuis quelques années, les scientifiques étudient la menace possible des géocroiseurs pour notre planète. À l’image du scénario de l’extinction des dinosaures, ces astéroïdes sont-ils une menace pour la vie sur Terre ? Futura-Sciences a interviewé Jean-Pierre Luminet, astrophysicien de renom afin d’en savoir plus. © Futura-Sciences
Les familles de géocroiseurs
On distingue quatre familles :
les Atons : le demi-grand axe mesure moins de 1 UA (une Unité Astronomique est la distance de la Terre au Soleil, soit environ 149 millions de kilomètres) ;les Apollons : le demi-grand axe de leur orbite mesure plus de 1 UA ;les Amors : ce sont des géofrôleurs extérieurs, c’est-à-dire des astéroïdes plus éloignés du Soleil que la Terre ;les Atira : ce sont des géocroiseurs intérieurs, c’est-à-dire des astéroïdes plus proches du Soleil que la Terre. Ils sont peu nombreux.
Le nombre de géocroiseurs (toujours au sens large) de taille inférieure au kilomètre est très grand. Ces astéroïdes viennent pour la plupart de la ceinture principale d’astéroïdes, qui comporte des millions de corps rocheux, peut-être des résidus d’une planète non formée gravitant entre Mars et Jupiter. Par le jeu des perturbations gravitationnelles, certains quittent cette région et peuvent prendre des trajectoires s’approchant de la Terre.

Géocroiseur

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De nombreux satellites poss&egrave;dent des panneaux solaires photovolta&iuml;ques leur permettant de convertir l'[popupdefinition id=15884]&eacute;nergie[/popupdefinition] solaire en &eacute;lectricit&eacute;. Cette vue d'artiste de la [popupdefinition id=2468]Nasa[/popupdefinition] montre deux [popupdefinition id=971]t&eacute;lescopes[/popupdefinition] spatiaux ouvrant leurs panneaux solaires pour s'approvisionner en &eacute;nergie.&copy; Nasa, JHU APL, DP

Les panneaux solaires des satellites spatiaux

Instrument d'observation dont l'objectif est constitué par un miroir.

Télescope

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Le Tokai [popupdefinition id=4178]Challenger[/popupdefinition] est le vainqueur des &eacute;ditions 2009 et 2011 du World Solar Challenge, une course de [popupdefinition id=11105]voitures[/popupdefinition] solaires de pr&egrave;s de 3.000 km &agrave; travers l'Australie. Cette voiture a &eacute;t&eacute; con&ccedil;ue et test&eacute;e par l'universit&eacute; de Tokai (Japon) en collaboration avec plusieurs entreprises japonaises. &copy; Hideki Kimura, Kouhei Sagawa, Wikimedia Commons, CC&nbsp;by 3.0

Le Tokai Challenger, une voiture solaire japonaise

Initialement dévolue à des tests expérimentaux, Challenger est la troisième navette spatiale américaine construite pour la NASA, et la seconde à avoir été placée en orbite. Elle se désintégra au décollage le 28 janvier 1986, entraînant la mort des sept membres d'équipage, dont un civil, une jeune institutrice choisie pour être la première citoyenne de l'espace.

Challenger

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L'Ouzb&eacute;kistan est &eacute;quip&eacute; d'un four solaire situ&eacute; dans les montagnes de Parkent, dans la r&eacute;gion de Tachkent. Actuellement g&eacute;r&eacute; par des scientifiques du Physics-Sun, il s'agit d'un des deux plus grands fours solaires au monde, avec celui d'Odeillo dans les Pyr&eacute;n&eacute;es-Orientales. Gr&acirc;ce &agrave; la concentration des rayons par des [popupdefinition id=1009]miroirs[/popupdefinition] r&eacute;fl&eacute;chissants, il peut concentrer l'[popupdefinition id=15884]&eacute;nergie[/popupdefinition] de 10.000 [popupdefinition id=3727]soleils[/popupdefinition] et atteindre des temp&eacute;ratures de 3.000 &deg;C ! Les scientifiques l'utilisent notamment pour &eacute;tudier la [popupdefinition id=16520]fonte[/popupdefinition] des mat&eacute;riaux comme l'[popupdefinition id=14515]aluminium[/popupdefinition].&copy; pluvialis, Flickr, CC by-nc 2.0

Le four solaire de Parkent, en Ouzbékistan

La fonte est un alliage métallique ferreux. Elle est principalement composée de fer. L’élément additionnel est le carbone, qui est présent en relativement faible proportion.
La fonte, un alliage de fer et de carbone
Il y a tout de même un peu plus de carbone dans la fonte que dans l’acier : la fonte comprend entre 2,1 et 6,67 % de carbone (6,67 % correspondant au seuil de saturation), tandis que l'acier n'en comprend qu'entre 0,02 et 2 %.
En fonction de ce pourcentage, la fonte porte un nom différent :
la fonte hypoeutectique inclut moins de 4,3 % de carbone ;la font eutectique présente exactement 4,3 % de carbone ;la fonte hypereutectique comprend plus de 4,3 % de carbone.
Plus la fonte est riche en carbone, plus elle est dure, mais plus elle perd en souplesse.
Différents types de fontes : fonte alliée, fonte blanche et fonte grise
D’autres éléments peuvent être incorporés à la fonte, que l’on qualifie alors de fonte alliée. Voici quelques exemples :

le chrome améliore les caractéristiques mécaniques de la fonte ;le molybdène rend la fonte plus résistante aux chocs ;le phosphore améliore la coulabilité de la fonte.

Parmi les types de fontes les plus connus, on peut également citer la fonte blanche, qui présente un aspect blanc à la cassure. Il s'agit d'une fonte alliée (manganèse) au sein de laquelle le carbone se trouve sous forme de carbure de fer (Fe3C). La fonte blanche est très dure et résistante à l’usure, mais extrêmement fragile aux chocs.
Les fontes grises correspondent également à des fontes alliées (silicium). Mais le carbone s’y trouve à l’état de graphite lamellaire, d’où sa couleur grise.
Usages de la fonte : poêles, radiateurs, regards d'égouts, inserts…
La présence de carbone permet de réduire la température de fusion de la fonte. Et la bonne coulabilité du matériau facilite la fabrication de pièces par moulage à des coûts réduits. Ainsi, la fonte est utilisée pour la production d’objets massifs tels que des radiateurs, des poêles ou des enclumes. On trouve également des regards d’égouts, des inserts de cheminées ou des tuyaux en fonte.
Fonte d'aluminium
On appelle parfois « fonte d’aluminium » des alliages d’aluminium destinés à être transformés par des techniques de fonderie. Attention, car il s’agit là d’un abus de langage puisque la composition de ces alliages est sans rapport avec celle de la fonte qui est un alliage ferreux.

Fonte

Des feuilles alimentaires aux cadres de certains vélos, l’aluminium est partout dans la vie quotidienne. C’est aussi le métal le plus abondant dans la croûte terrestre.
Généralités
Symbole : AlNuméro atomique : 13Électrons par niveau d’énergie : 2, 8, 3Masse atomique : 26,98 uIsotopes les plus stables : 27Al stable avec 14 neutrons (100 %)Série : métal pauvreGroupe, période, bloc : 13 (IIIA), 3, pDensité : 2,7Point de fusion : 660 °CPoint d’ébullition : 2.519 °C
Historique de l’aluminium
Les recherches d’Humphry Davy sur l’alun (alumen en latin) en 1807 lui font postuler la présence d’un métal autre que le sodium et le magnésium dans sa composition, qu’il baptise « aluminium ». Hans Christian Ørsted en isole une forme impure en 1825, puis Friedrich Wöhler l’isole sous forme de poussière grise. Il met aussi en évidence les propriétés de cet élément.
Propriétés de l’aluminium
Métal mou et léger, l'aluminium est néanmoins résistant avec un aspect gris mat. Celui-ci provient d'une mince couche d’oxydation (cinq à dix nanomètres) qui se forme spontanément quand il est exposé à l’air. Cette couche empêche la corrosion de progresser dans des conditions normales.
À la différence de la plupart des métaux, il est utilisable même s’il est oxydé en surface. D'ailleurs, sans cette couche d’oxyde, il serait inadapté à la plupart de ses applications. L'anodisation permet d’augmenter artificiellement l’épaisseur de cette couche d’oxydation, afin d'accroître la protection et de décorer les pièces (par coloration de la couche d’oxyde). Contrairement à l’aluminium qui est un très bon conducteur, l’oxyde d’aluminium est un excellent isolant.
La densité de l’aluminium est trois fois plus faible que celle de l’acier ou du cuivre. Deuxième métal le plus malléable et sixième plus ductile, l'aluminium est facilement usiné ou moulé. Il est paramagnétique et ne provoque pas d’étincelles. L’aluminium devient transparent dans les ultraviolets extrêmes quand il est bombardé par un laser à électrons libres.
Utilisation de l’aluminium
La légèreté et la bonne conductivité thermique et électrique de l'aluminium en font le deuxième métal le plus utilisé après le fer, aussi bien en tonnage qu'en valeur. On ajoute au métal pur fragile et mou d'autres éléments comme le cuivre ou le silicium pour former des alliages aux utilisations variées : automobile, emballage, construction, électronique, feux d'artifice, etc.
Aluminium et toxicité
L’aluminium peut s’avérer neurotoxique dans certaines situations. Les personnes exposées à l’aluminium, par exemple à la suite d’une dialyse, peuvent être sujettes notamment à des troubles du système nerveux central ou des troubles de la mémoire. On note aussi que les cellules cérébrales des patients atteints d’Alzheimer affichent une concentration en aluminium très supérieure à la normale.

Aluminium

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Des panneaux solaires ont &eacute;t&eacute; int&eacute;gr&eacute;s &agrave; un bloc d'appartements dans Latokartano, un quartier &eacute;cologique d&rsquo;Helsinki en Finlande. &copy; P&ouml;ll&ouml;, Wikimedia Commons, CC&nbsp;by 3.0

Panneaux solaires accrochés aux balcons, à Helsinki

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Le becquerel, c’est l’unité dérivée du Système international (SI) qui permet de mesurer la radioactivité d’un corps. Elle est notée Bq. Et elle correspond au nombre de noyaux atomiques instables qui se désintègrent chaque seconde.Le becquerel a bien sûr été nommé ainsi en hommage au physicien français Henri Becquerel (1852-1908). Parce qu’il avait découvert la radioactivité en 1896. Une découverte qui lui a d’ailleurs valu le prix Nobel de physique en 1903. Un prix qu’il partageait alors avec Pierre et Marie Curie. Jusqu’en 1975, l’unité de mesure de la radioactivité était, d’ailleurs, le curie (Ci). Elle correspondait à la radioactivité d’un gramme de radium.On Mar 1, 1896 – Henri Becquerel discovers radioactive decay. pic.twitter.com/ubzrLIgZp0— World of Engineering (@engineers_feed) March 1, 2022Le becquerel pour mesurer la radioactivitéC’est le lien entre cette ancienne unité et le becquerel qui nous met sur la voie d’une première de ses particularités. Le becquerel est une unité qui apparait comme toute petite au regard des ordres de grandeur qu’elle mesure. Pour vous faire une idée, sachez qu’un curie était l’équivalent de pas moins de 37 milliards de becquerels. La source injectée lors d’une scintigraphie thyroïdienne, par exemple, a une activité de 40x106 Bq et le combustible usé d’un réacteur nucléaire, une activité de l’ordre de 1019 Bq. Ainsi l’activité d’un objet s’exprime souvent en multiples du becquerel. Du mégabecquerel (MBq soit 106 ou million de becquerels) au gigabecquerel (GBq soit 109 ou milliard de becquerels) en allant même jusqu’au térabecquerel (TBq soit 1012 ou mille milliards de becquerels).En revanche, pour certaines activités, le recours à des sous-multiples du becquerel est recommandé.On peut noter aussi que l’activité d’un objet est souvent rapportée à sa masse ou à son volume. Ainsi les rejets liquides considérés comme « non contaminés » par EDF présente-t-il une activité de 1 becquerel par litre (Bq/l) ou de 1 millibecquerel par gramme (mBq/g), le lait, une activité de 40 Bq/l et le corps humain, une activité de 120 becquerels par kilogramme (Bq/kg) ou mBq/g.Notons enfin que le becquerel ne doit pas être confondu avec le sievert (Sv), l’autre unité de mesure principalement employée pour quantifier la radioactivité. En effet, si le premier correspond bien à une unité de mesure physique de la radioactivité, le second renvoie à une unité de mesure des effets des rayonnements sur la matière vivante. Une unité qui tient compte de la variabilité de ces effets selon la nature du rayonnement et la vulnérabilité de l’organe considéré.

Becquerel

Les cellules photovoltaïques ont la particularité de produire un courant électrique lorsqu’elles sont exposées aux rayonnements du Soleil. Elles sont constituées de semi-conducteurs à base, par exemple, de silicium, de sulfure de cadmium, ou de tellure de cadmium.
Fonctionnement simplifié d’une cellule photovoltaïque
Les semi-conducteurs sont assemblés en deux couches, l’une dopée positivement (p) et l’autre négativement (n), qui forment une jonction p-n à leur interface.
En présence de lumière, les photons interagissent avec leurs atomes, au point d’exciter des électrons qui vont alors se diriger vers une électrode. Ils laissent derrière eux des trous qui se comportent, de manière extrêmement simplifiée, comme des charges positives. Ils sont donc eux aussi récoltés par une électrode, ce qui donne naissance à une différence de potentiel entre les deux bornes de chaque entité électronique (que l’on mesure en volts). Une cellule photovoltaïque produit ainsi du courant électrique continu.

Le pétrole est une huile minérale résultant d’un mélange d’hydrocarbures et de divers composés organiques. Exploité par les Hommes, le pétrole est une énergie fossile.
D'où vient le pétrole ?
Sa formation est le fruit de la transformation lente de matière organique, souvent végétale, qui se dépose sur le fond des océans et qui, sous l’effet de la pression des autres couches qui s’accumulent et d’une augmentation de température (résultant elle aussi de l’augmentation de pression) se transforme peu à peu en kérogène, puis en pétrole. 
Le pétrole se faufile ensuite entre les roches au milieu desquelles il a été formé et remonte vers la surface de la terre. Mais en chemin, il est piégé par des roches non perméables. Ce sont ces sites que les compagnies pétrolières traquent afin d’effectuer des forages pour in fine, exploiter le pétrole.
Pétrole conventionnel et non conventionnel
En fonction de la composition du pétrole et de la roche dans laquelle il s’est formé, on distingue différent types. La séparation la plus commune consiste à faire la distinction entre pétrole conventionnel et pétrole non conventionnel, en fonction de sa densité ou « légèreté ».

Pétrole

Présent dans de nombreux domaines et secteurs d’activité, le physicien est un scientifique spécialisé dans la matière et l’énergie. Il travaille généralement comme théoricien, dont le but est de comprendre, au travers d’expériences, le comportement de la nature. Il retranscrit ensuite ses observations via des modèles mathématiques ou des théories. Le physicien peut effectuer de la recherche fondamentale ou bien de la recherche expérimentale.En recherche fondamentale, le physicien doit rédiger des hypothèses sur les lois fondamentales, procéder à des tests et analyses pour son projet de recherche, interpréter les résultats de ses expérimentations afin de permettre une meilleure compréhension du monde. En recherche expérimentale, il a plus un rôle d’observation, de mesure, de conception et de réalisation d’expériences. De là, il met en œuvre des applications concrètes, pratiques et innovantes de ses découvertes dans plusieurs domaines (optique, mécanique, électronique, spatial, médical…) pouvant déboucher sur des prototypes en vue de commercialisation.Les principales compétences et qualités à avoirPouvant travailler dans de multiples secteurs et sur diverses spécialités, le physicien doit être multi-tâches :être passionné, curieux, persévérant et avoir une forte capacité d’analyse ;assurer la maintenance des machines et du matériel ;maîtriser les modèles mathématiques ;capacité de rédaction et de vulgarisation afin de partager ses résultats ;maîtriser l’anglais oral et écrit ;participer à des conférences scientifiques ;aimer le travail en équipe ;faire une veille scientifique.Le physicien peut étudier l’infiniment petit comme l’infiniment grand et peut travailler aussi bien en recherche fondamentale qu’en recherche expérimentale. © auremar, FotoliaLes conditions de travailLe physicien peut exercer aussi bien dans le public que dans le privé. Il peut travailler dans la recherche, l’industrie, l’informatique, l’enseignement, la médecine... Selon le poste et le lieu de travail, les horaires peuvent être plus ou moins étendus.Comment devenir physicien ?Un bac + 8 voire + 11 est souvent demandé pour être physicien :master Physique ;écoles spécialisées (ESPI Paris, Grenoble INP-PHELMA, Télécom Physique Strasbourg) ;grandes écoles d’ingénieurs de type Mines ou Polytechnique ;doctorat en physique puis post-doctorat.Le salaire d’un physicienUn physicien débutant gagne entre 2200 et 3500 euros bruts par mois, selon s’il travaille dans le secteur public ou dans le privé. Après plusieurs années d’expérience, son salaire peut facilement atteindre les 5000 euros bruts par mois dans le privé.Les perspectives d’évolution d’un physicienUn physicien peut évoluer, selon son poste de départ, vers des fonctions de directeur de recherche, d’enseignant-chercheur, évoluer en interne selon la grille indiciaire pour les fonctionnaires, se spécialiser sur une activité, ou encore intégrer une industrie de pointe.Entreprises qui emploient des physiciensCNRS ;CEA ;CERN ;Centres hospitaliers ;Industrie aéronautique. 