Papa, dis moi …

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Papa, dis-moi pourquoi les étoiles scintillent ?

Le soir quand tu regardes le ciel, tu peux y voir plusieurs choses : les étoiles, des planètes et les satellites que l’Homme a envoyé dans l’espace. Dans notre cas, ce sont les étoiles qui nous intéressent. Car quand on les regarde avec plus d’attention, certains étoiles semblent scintiller plus ou moins régulièrement que d’autres et de manière totalement irrégulières. En fait, ce scintillement est dû à notre atmosphère. Je vais t’expliquer. Prenons une étoile. La lumière de celle-ci part dans toutes les directions dont celle de notre Terre. Lorsqu’elle arrive près de la Terre, elle a parcouru une longue ligne droite sauf qu’elle doit affronter notre atmosphère. A cause de certaines turbulences de l’air que ce soient dûes à des variations de température ou de pression, cette ligne droite a désormais quelques petites déviations qui continue jusqu’à notre oeil. Mais pour celui-ci, ces micro-déplacements sont considérées comme si la source de la lumière c’est-à-dire l’étoile se déplaçait elle-même, comme si elle tremblait. Concernant l’importance du clignotement, cela est plus relatif à la distance de l’étoile jusqu’à la Terre : plus l’étoile est proche, plus l’oeil aura capté de rayons lumineux provenant de cette étoile, plus on considérera qu’elle scintille fort.

Ciel étoilé dans les Vosges à La Bresse

Par contre, cela ne concerne pas les planètes. Tout d’abord, parce qu’elle ne produisent pas de lumière, et ne reflètent que celles émises par l’étoile la plus proche. Dans notre système solaire, c’est le Soleil. De plus, les planètes du système solaire sont tellement proches que les rayons reflétés ne sont pas altérés dans leur direction par notre atmosphère.

Source : Wikimedia Commons


Papa, dis-moi pourquoi les avions laissent des traces ?

Certaines fois quand tu te lèves et que tu vas à l’école, tu vois des traces blanches dans le ciel qu’ont laissé des avions sur leur passage. On les appelle des traînées de condensation. Comme je te l’ai expliqué dans l’article sur le manque d’air en altitude, plus on monte en altitude, plus la température est basse. Comme les avions utilisent des moteurs à réaction, la combustion du kérosène, qui est le carburant pour les avions, a pour effet de créer de la vapeur d’eau. Sauf qu’à cette altitude, la vapeur d’eau gèle immédiatement formant ainsi des petites particules de glace. La condition a la création de ces cristaux est qu’il faut que l’atmosphère soit trés humide (100 à 130% de sursaturation), et une température inférieur à -30°C. Si la sursaturation est inférieur à 100%, il n’y aura pas de traînées. Par contre, si elle est supérieure à 130%, un nuage peut se former.

Trainées de condensation laissées par un Boeing 747-400 de Japan Airlines

Mais combien de temps restent cette trainée ? Cela dépend de la météo. Si la météo est au beau fixe, l’air sera plutôt sec, et les cristaux de glace vont s’évaporer rapidement. Par contre, plus l’air est froid et humide et plus les cristaux de glace vont rester longtemps.

Mais est ce que cela pollue ? Non, la condensation se crée à partir d’eau. Des rumeurs aux U.S.A. ont laissé croire que des produits chimique étaient diffusé dans ces traînées. Mais ce sont que des rumeurs infondées scientifiquement. La combustion du kérosène émet des gazs et des particules qui servent de noyau à la condensation comme je l’ai expliqué juste avant.

Source : Wikimedia Commons


Papa, dis-moi comment les avions volent ?

C’est vrai que c’est une bonne question quand on sait qu’un avion peut peser plusieurs centaines de tonnes. Au premier coup d’oeil, cela peut sembler impossible mais comme on en voit régulièrement dans les airs, c’est qu’il doit y avoir un truc. Je vais t’expliquer ce qu’il se passe grâce à la physique. Chaque objet sur Terre a au moins deux choses : une masse qui se calcule en kilogrammes ou en tonnes et un poids qui est une force qui t’attire vers la Terre. Comme il y a le poids et que l’avion vole, il faut donc une deuxième force inverse au poids qui pousse l’avion hors du sol : on appelle cette force la portance. Mais d’où vient cette force pour un avion ? Cela vient en partie de ses ailes. Quand l’avion est au sol et qu’il avance, l’air commence à passer au dessus et en dessous de l’aile. Mais grâce à la forme profilée de l’aile qui est bombée au dessus et plate en dessous, l’air au dessus de l’aile accélère par rapport à celle d’en dessous. Cela crée une dépression qui créer une force en poussant l’aile par en bas. C’est exactement la même chose qui se passe quand tu passes ta main par la fenêtre en voiture. Tant que l’avion avance, la force de portance permet à l’avion de voler. Pour redescendre, il suffit de faire pivoter un peu les ailes pour que l’air passe en bas plus rapidement qu’en haut pour inverser la force de portance. Pour que l’avion avance, c’est simple : cela utilise la force des réacteurs. Par contre, plus l’avion est gros, plus les réacteurs doivent être puissants et plus ils vont consommer de carburant.

Avion devant un coucher de soleil

Source : Wikimedia Commons


Papa, dis-moi pourquoi on ne voit pas l’air et le vent ?

Comme on l’a déjà vu pour les nuages, la lumière se reflète sur les molécules qui composent ce que l’on regarde. Dans le cas d’eau, de bois ou de pierre, les molécules sont fixes et ne bougent pas. Mais dans le cas d’un gaz comme l’air, cela est très difficile de les voir car les molécules sont libres et en agitation. Et comme elles sont en mouvement, elles reflètent ainsi très mal la lumière. Sur une faible distance, on ne peut pas voir l’air par contre, plus il y a d’air et plus cet air va devenir bleu. Pour vous en rendre compte, regardez le ciel : quelque soit le temps, et dans le cas de présence de lumière donc le jour, le ciel sera composé d’un dégradé de bleus en fonction de la présence de nuages.
Comme je te l’avais expliqué, la lumière qui vient du Soleil est une lumière qui est constitué de toutes les couleurs de l’arc en ciel. En fonction de la longueur d’onde de la couleur, le rayon de lumière sera plus ou moins diffracté en fonction de la molécule rencontré. Ainsi, quand les rayons du Soleil rentrent dans l’atmosphère terrestre ou le ciel, si tu préfères, ils rencontrent toutes les molécules qui composent l’air que nous respirons. La longueur d’onde qui correspond au bleu est diffracté lorsqu’ils rencontrent les atomes et les molécules qui composent l’air. C’est pour cela que l’on peut voir l’air sur de longues distances.
Dans le cadre du vent, c’est le même principe que l’air. Sauf que c’est un mouvement d’air. Et comme les molécules d’air sont en mouvement, elles le sont encore plus lors d’un coup de vent, et donc c’est pour cela que l’on ne voit pas le vent.

Un sacré courant d’air : le vent

Source : Wikimedia Commons


Papa, dis-moi pourquoi il y a de la fumée sur le feu ?

Euh celle là, tu me fais me creuser un peu mais je vais tenter de te l’expliquer. Quand quelque chose brûle, par exemple, dans la cheminée, entraîne une transformation en l’un de ces trois états : de la cendre ou de la fumée, comme avec du papier ou en l’état quasi initial, comme avec de la ferraille. Ainsi, lors d’une combustion, tout ce qui est matière organique dans la chose à bruler va se transformer sous la chaleur. Et qui dit chaleur dit production d’énergie. Les matières organiques vont alors se transformer soit en gaz carbonique soit en eau. La fumée est un des résidus de la combustion qui, en fait, sont des cendres et des micro-cendres. L’air chaud, par principe physique, a un mouvement ascendant. C’est cet air chaud qui emmène vers le haut ces cendres et ces micro-cendres. Mais cet air chaud peut rencontrer des courants plus ou moins froids et créer ainsi des tourbillons montants puis descendants en fonction de l’air chaud ou des courants d’air. On appelle ces tourbillons des volutes de fumée. Comme dirait Lavoisier : « Rien ne se créé, rien ne se perd, tout se transforme », et c’est le cas avec le feu qui transforme un combustible en cendre ou en fumée.

Feu de camp avec ses volutes de fumée

Mais d’où vient la flamme ? La flamme est du gaz en combustion, provenant de la décomposition du dioxygène de l’air et du combustible qui forme ainsi du dioxyde de carbone. La combustion forme comme on l’a vu plus haut beaucoup d’énergie et de chaleur. Au niveau moléculaire, à cause de la chaleur, les molécules s’agitent énormément. Et de par cette agitation, la fréquence des collisions augmente, ce qui tend aux molécules de s’espacer. Mais vu que le gaz est beaucoup moins dense que le gaz froid. Alors l’espacement se fera par la verticale donnant ainsi une flamme avec une direction vers le haut.

Source : Wikimedia Commons

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