Papa, dis moi …

Qu’est-ce que c’est amusant de jouer avec tes parents avec ton ombre, d’en faire des photos amusantes, que ce soit au soleil dehors ou bien le soir avec une lampe pour faire des ombres chinoises sur le mur ! Et, c’est à ce moment que tu te poses la question : Papa et maman, dites-moi, qu’est ce que mon ombre et comment elle se fabrique ?

Ce que dit la science sur les ombres

Alors, c’est quoi les ombres exactement ? Et bien, c’est une zone sombre qui se forme quand la lumière est bloquée par un objet.

C’est parce que la lumière va tout droit, elle ne peut pas contourner les objets. Parce que oui, sans lumière, il n’y a pas d’ombre.

Ce que tu as pu remarquer aussi c’est que parfois les ombres sont grandes ou parfois elles sont petites, tu as dû voir notamment comme le matin et le soir, elles sont super longues sur le sol.

Et bien, c’est parce que l’ombre dépend d’où vient le soleil. Le soir et le matin le soleil est bas dans le ciel, il éclaire donc en biais, ce qui fait que ton ombre s’étire sur le sol.

Et à la différence, à midi, en plein été, quand le soleil est haut dans le ciel, elles sont toutes petites, c’est parce que les rayons du soleil sont presque à la verticale.

Si ça peut t’aider à comprendre, tu peux imaginer les rayons d’une lampe torche, ou même faire un essai plus tu vas l’incliner et plus l’ombre va s’allonger.

Comme tu le sais, la Terre tourne sur elle-même selon un axe particulier, c’est ce qui explique que le soleil décrive un parcours dans le ciel tout au long de la journée, ainsi que le jour et la nuit, mais également la Terre tourne autour du soleil, ce qui explique que les différentes saisons (le printemps, l’été, l’automne, l’hiver).

C’est d’ailleurs grâce à ce phénomène qu’on arrive à lire l’heure avec un cadran solaire. Si vous voulez en savoir plus sur le cadran solaire, voici une vidéo intéressante de la chaîne “C’est pas sorcier”.

Pour aller plus loin sur les ombres, sais-tu qu’il en existe plusieurs type ? Si tu as déjà suivi ou tu vas suivre des cours de physique à l’école, tu as entendu ou entendras parler de notions d’ombres propres et d’ombres portées. Alors, qu’est-ce que c’est ? Et bien, imaginons que tu places une lampe torche derrière ta main, on appelle ombre propre, la partie non éclairée de ta main, et on appelle ombre portée, l’ombre que tu vois sur le mur, en gros la partie du mur qui ne reçoit pas la lumière.

Voici une petite vidéo pour aller plus loin sur ces notions d’ombre propre et d’ombre portée.

Jouer avec les ombres

Alors, les ombres peuvent être effrayantes parfois. Sache qu’il est normal d’avoir peur. Cela s’explique par le fait que ton cerveau est encore en développement et qu’il tente d’expliquer ce que tu n’arrives pas à reconnaître. Et tu as aussi une imagination débordante, c’est une force : cultive-là ! Mais parfois, même des choses aussi simples que les ombres peuvent te sembler insurmontables. Souvent, il suffit que tu allumes la lumière en grand pour te rendre compte que c’est simplement l’ombre d’une peluche ou bien d’un meuble qui t’effrayait tant.

Et puis, c’est tellement amusant d’essayer de jouer avec les ombres en faisant ce qu’on appelle des ombres chinoises. D’où viennent les ombres chinoises et pourquoi on appelle ça comme cela ? Et bien cela remonte à plus de 2000 ans avec les théâtres d’ombres dans l’Antiquité chinoise. Ils utilisaient des silhouettes découpées et montées sur des baguettes pour projeter leurs ombres sur un écran, formé par un cadre en bois et des feuilles de papier ou un drap, grâce à de la lumière. Ensuite, l’ombromanie est arrivée, c’est tout simplement utiliser ses mains pour former des animaux, des personnages et inventer des spectacles.

Les ombres dans la nature

Les ombres sont aussi un phénomène qui est présent dans la nature. Par exemple, le soleil avec les feuilles des arbres, ça fait des ombres.

D’ailleurs, certains animaux utilisent les ombres pour se cacher. C’est le cas de certains mammifères, des reptiles, des oiseaux et des poissons, qui utilisent la technique de l’ombre inversée, c’est une forme de camouflage passif. Il s’agit de leur dos qui a une pigmentation plus sombre que leur ventre, ainsi qu’un dégradé exactement inverse de celui d’engendre la lumière qui les éclaire. Ce camouflage permet à l’animal de présenter une teinte uniforme, ce qui fait qu’il se fond plus facilement dans son environnement.

Côté prédateurs, c’est pareil, certains chassent en restant dans l’ombre pour ne pas être repérés.

Sans oublier, le rôle essentiel des arbres avec les chaleurs qu’on subit chaque été, sous leur ombre, il fait plus frais en été. Les scientifiques ont prouvé le rôle des forêts dans la lutte contre les effets du changement climatique.

Si tu veux en savoir plus sur les jeux d’ombres mais à l’échelle de notre système solaire, tu peux aussi lire nos deux articles Papa, dis-moi, c’est quoi une éclipse de soleil ? et Papa, dis-moi, pourquoi la lune change de forme ?.

Source : Wikimedia Commons

Ce soir, le ciel est orageux, les enfants sont excités, l’air se charge d’électricité. Mais, au fait, c’est quoi l’électricité statique ? Rappelle-toi : c’est la sorte de choc électrique que tu as quand tu retires un vêtement, par exemple, quand tu touches la portière d’une voiture ou au moment d’embrasser quelqu’un ou de lui serrer la main. On parle aussi d’électricité statique quand vos cheveux se dressent sur votre tête ou quand votre jupe vous colle aux jambes. Cela arrive parfois quand tu fais du toboggan qui est en plastique.

C’est parti pour un peu de science. On va parler de cette force invisible qui nous entoure et qui produit de drôles de phénomènes.

La science explique l’électricité statique

C’est une accumulation d’électricité sur un objet ou une personne, mais sans qu’elle ne circule comme dans une prise électrique.

Pour comprendre comme ça fonctionne, il faut aller voir de près ce qui compose la matière… et ce qui compose chaque chose, toi, moi, la table qu’on a devant nous, c’est ce qu’on appelle les atomes ! Ce sont des éléments si petits qu’il faut des microscopes pour les observer. Les scientifiques en ont répertoriés une centaine. On a déjà d’ailleurs parlé des atomes dans notre article “Pourquoi les feux d’artifice ont plusieurs couleurs ?”.

Chaque atome est composé d’un noyau avec des protons et des neutrons, entouré par des électrons, ils restent liés avec une force qu’on appelle une force électromagnétique. Les protons ont une charge positive, et les électrons, une charge négative et ils s’attirent, ça fonctionne un peu comme un aimant.

Et c’est justement les électrons qui nous intéresse, car c’est eux qui jouent un rôle dans l’électricité statique. Normalement, un atome est équilibré, il a autant de protons que d’électrons, il est dit “neutre”. Quand on frotte certains objets entre eux, des électrons peuvent passer d’un objet à l’autre. C’est donc comme cela qu’on peut charger un objet en électricité statique.

Si tu veux en savoir plus sur les atomes, voici une vidéo intéressante : “C’est quoi les atomes ?”.

C’est également très saisonnier : nous sommes plus sensibles à l’électricité statique en hiver qu’en été. Sais-tu pourquoi ? C’est parce qu’avec le froid, l’air devient plus sec et donc plus isolant, ce qui oblige les électrons à s’accumuler davantage pour franchir la barrière isolante. Résultat : nous sommes davantage confrontés à des surcharges et décharges électriques. Et qui dit déséquilibre dit électricité statique.

La matière de vos vêtements joue aussi un rôle dans le phénomène de l’électricité statique. Les tissus synthétiques et la laine sont les matières qui perdent le plus facilement des électrons ce qui conduit aux décharges.

Par contre, pas d’inquiétude, cette décharge n’est pas élevée, elle n’est donc absolument pas dangereuse !

Découverte de l’électricité statique

Alors, on sait comment elle fonctionne mais sais-tu qui a découvert l’électricité statique ?

C’est un philosophe grec, Thalès de Milet, il y a environ 2600 ans. Il avait remarqué qu’en frottant de l’ambre jaune sur une peau de mouton, il attirait des petits objets, comme des grains de poussière. C’est d’ailleurs pour ça que le mot “électricité” vient du mot grec “elektron”, qui signifie “ambre”. Mais à l’époque, ils n’avaient aucune idée de ce qui se passait vraiment. Il a fallu attendre des siècles pour comprendre que c’était une question de charge électrique.

S’amuser avec l’électricité statique

Alors, ce phénomène n’est pas dangereux, mais ça peut aussi être amusant à observer. Sais-tu que tu peux jouer avec ? Voilà une activité que tu peux faire chez toi avec tes parents.

Pour cela, il te faut :

• un peigne en plastique ou une règle en plastique,
• des confettis ou des petits bouts de papier,
• des morceaux de feutrine,
• un ballon.

Rassemble les confettis ou les bouts de papier sur une surface non métallique, puis passe le peigne ou la règle dans tes cheveux environ 2 minutes avant d’approcher le peigne des confettis sur la table. Tu peux jouer au magicien qui attire les bouts de papier avec sa baguette magique.

Et pour t’expliquer : ta règle ou ton peigne s’est chargé en électricité statique, et elle/il attire les papiers qui ont une charge opposée.

On peut aussi frotter le ballon sur notre tête ou encore avec le morceau de feutrine avant de le coller au mur.

Et pour ceux qui veulent une expérience plus spectaculaire… On peut aussi essayer de faire danser un jet d’eau !

Passe le peigne en plastique ou la règle sur tes cheveux secs plusieurs fois, puis approche-le/la doucement d’un filet d’eau qui coule au ralenti… L’eau va être attirée par le peigne et dévier de son chemin ! Il s’agit là d’agir avec les molécules de l’eau, on en revient à ce qu’on disait sur les atomes qui les composent.

D’autres utilisations de l’électricité statique

L’électricité statique est aussi utilisée dans l’industrie ! Par exemple, j’ai découvert la peinture électrostatique : les particules de peinture sont chargées pour mieux adhérer aux surfaces. Les pigments de la peinture sont chargés en électrons négatifs ou positifs, ce qui la rend magnétique. Ce type de peinture est donc utilisé pour les matières en métal. Grâce à cette méthode, la peinture est naturellement attirée par les surfaces en métal.

La peinture électrostatique permet également de réduire les déchets dans la nature ! Grâce à l’effet de charge magnétique, la peinture projetée se retrouve uniquement sur la surface en métal et non dans la nature. En plus, ce type de peinture n’a pas besoin de solvant, qui est un produit chimique qui est dangereux pour l’homme et l’environnement.

Source : Wikimedia Commons

Si je te demande de jeter un caillou à l’eau, tu t’attends à ce qu’il coule, et cela va être le cas. Par contre, si on met un bateau de quelques kilogrammes à plusieurs tonnes dans l’eau, il va flotter. Pourquoi ? La réponse a été trouvé par un savant grec ayant vécu au III^è siècle en Grèce du nom de Archimède. Il avait démontré un principe qui porte son nom : tout objet que l’on met dans un fluide (comme l’eau) subit une force verticale de bas en haut égale au poids du fluide déplacée par l’objet.

Pour mieux expliquer, tu vas faire une petite expérience : prends une bassine d’eau et appuie ta main contre la surface de l’eau. A ce moment là, deux choses vont se passer : tu verras l’eau monter dans la bassine dès que tu appuieras dans l’eau, et tu sentiras une force s’opposer à l’appui de ta main. C’est la même chose pour un bateau quand il est sur l’eau : il est soumis à deux forces qui sont la pesanteur (qui a tendance faire couleur le bateau) et la poussée d’Archimède (qui empêche le bateau de couler). Donc pour que le bateau flotte, il faut que la poussée d’Archimède soit supérieure à la force de pesanteur. Bien qu’un bateau soit fait de métal, son volume sera plus important, et donc il contiendra plus d’air, donc sa densité sera diminuée et donc son poids dans l’eau sera diminué. Comme cela que les paquebots flottent : plus ils sont lourds, plus ils sont construits grands, plus ils contiennent d’air, et donc dans ce cas là ils ne couleront pas. Sans cet air contenu dans les bateaux, ils couleraient. Par exemple, en mettant une certaine quantité d’eau dans un bateau, il va couler car la masse volumique du métal ajoutée à celle de l’eau et de l’air est supérieure à la masse volumique de l’eau.

Evidemment, cela peut changer en fonction de la densité de l’eau. Ainsi un même bateau pourra être moins chargé dans l’eau que dans l’eau salée, car l’eau salée est plus riche en éléments minéeaux.

Source : Wikimedia Commons

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.

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

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.

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