Choses à Savoir SCIENCES

Certains procédés, très utilisés aujourd'hui, ne sont pas seulement dus à l'ingéniosité de leurs inventeurs. En effet, le hasard a tenu une grande place dans leur mise au point. C'est le cas du type de caoutchouc inventé par Charles Goodyear.

Né en 1800, ce chimiste américain s'intéresse très tôt au caoutchouc, un produit issu du latex. Il croit dans les potentialités de cette gomme, mais joue de malchance. Dans les années 1830, la fabrication d'une valve en caoutchouc devant équiper les gilets de sauvetage est un échec.

Tout comme la mise au point de sacs postaux, qu'il fabrique en ajoutant de l'acide nitrique au caoutchouc. Mais le soleil fait fondre les sacs !

Ces tentatives infructueuses s'expliquent en partie par la nature même du caoutchouc. Quand il fait chaud, il a tendance à devenir mou, alors que le froid le durcit. Et puis les produits finis ont un autre défaut : ils collent aux doigts. Tant que Goodyear ne sera pas parvenu à stabiliser le caoutchouc, et à en éliminer le caractère collant, il n'arrivera à rien.

Alors il cherche. Et croit trouver la solution. Il entend parler des travaux de certains de ses collègues chimistes qui, en ajoutant du soufre au caoutchouc, auraient obtenu un produit qui ne colle plus.

Alors aussitôt dit aussitôt fait. Mais, même avec l'addition d'un peu de soufre, le résultat n'est pas satisfaisant. Un jour, cependant, le hasard vient enfin à son secours.

Un soir, il laisse du caoutchouc près du poêle allumé. Voilà que le produit s'enflamme. Exaspéré, il jette le morceau de caoutchouc par la fenêtre. Tombé dans la neige, car nous sommes en hiver, il se refroidit rapidement.

En allant le ramasser, le lendemain, Goodyear est tout étonné de constater son élasticité. Il avait inventé, sans le savoir, un procédé nouveau : la vulcanisation. Elle consiste à chauffer un mélange de caoutchouc et de soufre, ce qui permet d'obtenir un matériau résistant et insensible aux variations de températures.

C'est cette technique qui est employée aujourd'hui pour la fabrication des objets en caoutchouc, et notamment des pneus.

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On sait que les flocons de neige forment d'étonnants motifs, souvent très complexes. Une récente étude américaine nous permet d'en apprendre davantage sur ces formations neigeuses.

Pour effectuer leur recherche, ces scientifiques ont mis au point un matériel très sophistiqué, qui permet notamment de mesurer la taille et le poids de ces flocons. Ce qui n'est pas une mince affaire, dans la mesure où ils sont extrêmement légers. En effet, ils pèsent environ dix microgrammes. Mais il ne s'agit que d'une moyenne, certains flocons étant 20 fois plus denses que d'autres.

Pour information, un microgramme est l'équivalent de 0,001 milligramme ! C'est dire la difficulté de l'entreprise. Pour la mener à bien, les chercheurs ont réussi à examiner pas moins de 500.000 flocons de neige.

Pour conduire leur analyse, ils se sont servis d'un paramètre mathématique, qui permet d'étudier le comportement d'une particule, ici le flocon de neige, dans un fluide et face à un obstacle. La question étant de savoir si la particule pourra on non contourner cet obstacle.

Et le résultat de leur recherche est assez surprenant. En effet, les scientifiques sont arrivés à la conclusion que la chute des flocons de neige semblait suivre une loi universelle.

De fait, leur manière de tomber au sol semble la même. Leur accélération, à un moment donné, et leur chute finale, semblent en tous points semblables. Et ce quelle que soit la taille de ces flocons.

Les conditions atmosphériques, qu'il s'agisse de la température, du taux d'humidité ou de l'orientation du vent, ne paraissent pas non plus modifier ce comportement identique.

C'est pourquoi les scientifiques soupçonnent l'existence d'une loi universelle, dont ils ne discernent pas encore les contours. D'autres recherches seront nécessaires pour la mettre en évidence.

Si elles aboutissaient, elles pourraient permettre des avancées très concrètes. En effet, une meilleure connaissance des mouvements internes qui animent les flocons de neige pourrait amener à mieux comprendre comment certaines tempêtes se forment et évoluent.

Loin d'être anecdotiques, ces travaux sur la chute des flocons de neige contribueraient donc à affiner les prévisions météorologiques.

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L’anisotropie désigne le fait, pour un matériau, de présenter des propriétés différentes selon la direction ou l’orientation. Cette particularité se retrouve en physique et dans de nombreux autres domaines.

Dans le domaine physique, l’anisotropie peut se manifester de diverses façons. C’est ainsi que la conduction électrique peut être modifiée par l’orientation de certains matériaux. Le transport de chaleur peut être également influencé par ce phénomène.

De même, le bois n’a pas les mêmes propriétés en fonction de la direction de ses fibres. C’est également vrai des matériaux composites, dont le comportement, le plus souvent, diffère des matériaux métalliques. Ces derniers, qui sont isotropes, présentent les mêmes propriétés dans toutes les directions.

Le phénomène d’anisotropie se manifeste également en optique. Au sein de certains matériaux, la lumière se comporte parfois de manière anisotrope. Sa réfraction dépendra alors de la direction de l’onde lumineuse.

Les corps solides n’ont pas l’apanage de l’anisotropie. En effet, elle peut aussi concerner les cristaux liquides ou même les gaz.

L’anisotropie se manifeste en effet dans d’autres domaines. C’est ainsi qu’en informatique, les surfaces de certains écrans plats se modifient en fonction de l’endroit d’où on les regarde.

De même, certains filtres de confidentialité reposent sur le principe de l’anisotropie pour protéger les données des utilisateurs. Par ailleurs, les chirurgiens savent que les os n’ont pas le même comportement en fonction de la direction des contraintes qu’ils subissent.

L’anisotropie intervient également dans le domaine de la minéralogie. La vitesse de la lumière, dans un cristal anisotrope, dépend ainsi de la direction dans laquelle elle se propage.

L’intensité des mouvements de la croûte terrestre peut aussi varier en fonction de leur direction. La notion d’anisotropie peut être utilisée de manière plus imagée, notamment dans le domaine des transports.

Dans ce cas, elle peut manifester la modification apportée, dans la durée ou le coût du trajet, par la création d’un nouvel axe de transport. Pour un même itinéraire, la mise en place d’une autoroute, par exemple, va modifier ces paramètres par rapport à un autre point du trajet.

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La mort est le résultat d'un processus complexe. Il est difficile, aujourd'hui encore, de préciser à quel instant précis elle survient. L'arrêt de l'activité cérébrale paraissait, à cet égard, un indice sûr de cette interruption définitive de la vie.

Or, les scientifiques viennent de faire une découverte qui remet en cause cette notion de mort cérébrale. En étudiant le cerveau privé d'oxygénation d'un patient déclaré, de ce fait, en mort cérébrale, ils ont décelé la présence d'une onde de grande ampleur.

Elle se manifeste peu après le très net ralentissement de l'activité électrique du cerveau, qui correspond à ce que les médecins nomment un "encéphalogramme plat". Venant des profondeurs du cortex, cette onde mystérieuse a été baptisée l'"onde de la mort".

Cette découverte est d'importance, car elle montre qu'un patient en mort cérébrale n'est pas perdu pour autant. Si la réanimation est pratiquée assez rapidement, une onde "miroir" succéderait à l'"onde de la mort".

Appelée l'"onde de réanimation" par les médecins, elle marquerait le retour de l'activité électrique dans le cerveau et la récupération progressive des fonctions vitales.

Ainsi, le repérage de cette onde de réanimation permettrait d'anticiper, chez des patients en mort cérébrale apparente, la restauration rapide de certaines fonctions cérébrales.

Une découverte qui ouvre en tous ces des perspectives, aussi bien pour l'amélioration des techniques de réanimation que pour la mise au point de traitements visant à préserver les fonctions cérébrales essentielles.

Pour autant, la mise en évidence de cette "onde de la mort" ne permet toujours pas de repérer l'instant précis où le patient entre dans la mort sans pouvoir en revenir. Le processus qui conduit un homme de la vie à la mort s'en trouve donc encore complexifié.

Par ailleurs, l'irruption de cette onde, dans un cerveau à l'arrêt, pourrait permettre de mieux comprendre ces expériences de mort imminente vécues par des personnes en état de mort cérébrale qu'on a réussi à réanimer. Surtout si on y ajoute la recrudescence de l'activité électrique qui marque les instants précédant la mort.

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Lors d'une guerre, la communication rapide des informations pouvait décider du sort d'une bataille. Dès l'Antiquité, les militaires étaient bien conscients de cette nécessité. Dans certains cas, ils ont réussi à transmettre leurs renseignements au moyen de signaux de fumées.

Mais certaines civilisations ont mis au point des techniques plus élaborées. C'est le cas du télégraphe hydraulique inventé par Énée de Stymphale, un militaire grec ayant vécu au IVe siècle avant notre ère.

Il n'était pas surnommé "Énée le Tacticien" pour rien. En plus de son invention, il était en effet l'auteur de savants traités sur l'art de disposer un camp ou de mener un siège.

Le télégraphe hydraulique aurait été employé à l'occasion de la première guerre punique, qui, de 264 à 241 avant J.-C., opposa les Romains aux Carthaginois.

Même si le système est en lui-même très simple, il révèle, de la part de son concepteur, une réelle ingéniosité. Le dispositif se composait de deux récipients remplis d'eau et placés sur le sommet d'une colline.

Une longue tige verticale, munie d'un flotteur, est plongée dans chaque conteneur. Sur ce bâton sont attachés, à l'horizontale, des morceaux de papier contenant des messages et des codes militaires.

La tige placée dans un récipient comporte donc les mêmes messages, et dans le même ordre, que celle installée dans le réservoir situé sur la colline d'en face.

Le soldat chargé de l'émission d'un message avertissait, au moyen d'une torche, celui qui devait le recevoir. Au moment indiqué par l'émetteur, toujours au moyen de sa torche, chacun des deux soldats ouvrait un robinet disposé au bas du récipient.

L'eau s'écoulait alors et la tige s'abaissait avec le niveau du liquide. À un moment donné, le message qu'on désirait envoyer arrivait à la hauteur voulue, au niveau du rebord du récipient.

L'émetteur envoyait alors un signal à son collègue, et les deux soldats fermaient ensemble le robinet de leur réservoir. Dans chaque conteneur, la tige était positionnée de la même façon. Le récepteur voyait alors, au niveau voulu, le message qui lui était adressé.

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La Lune vient de révéler un nouveau secret. D'après les scientifiques, en effet, elle n'est pas immuable. Notre satellite aurait tendance à se contracter. Il rétrécit même depuis très longtemps.

De fait, la Lune aurait perdu environ 50 mètres, mais en plusieurs centaines de millions d'années. Ce phénomène s'expliquerait par un refroidissement de l'intérieur de notre satellite.

Il provoque lui-même la formation de plissements de terrain sur la surface solide de la Lune. Un phénomène comparable à l'évolution d'un raisin sec, qui se ride à mesure qu'il s'assèche.

Ces rides de surface entraînent, comme sur Terre, la formation de failles qui, en se chevauchant, provoquent des mouvements de terrain et de véritables "tremblements de Lune".

Le sol de la Lune serait donc plus instable que ce que l'on pensait. Ce qui n'est pas une bonne nouvelle pour la NASA. En effet, le lancement de la mission Artémis III, qui devait voir le retour de l'homme sur la Lune, était prévu pour 2025.

Mais le sol lunaire, plus instable que prévu, est-il adapté à un tel programme ? La question se pose d'autant plus que la zone d'atterrissage retenue semble propice à des glissements de terrain, liés à ce phénomène de contraction de la Lune.

Quant aux séismes, ils peuvent endommager le matériel et les structures édifiées sur la Lune, même s'ils se produisent, comme on le croit, à une certaine profondeur. Mais ces tremblements de Lune ne sont pas seulement inquiétants par leur intensité, mais aussi par leur durée. Les scientifiques pensent en effet qu'ils peuvent se prolonger durant des heures.

C'est sans doute l'une des raisons qui ont incité la NASA à reporter les prochaines missions Artémis à une date ultérieure. Ainsi, Artémis II, qui devait voir les cosmonautes faire le tour de la Lune sans y atterrir, est renvoyée à septembre 2025, et Artémis III à septembre 2026.

Ce délai supplémentaire devrait permettre aux ingénieurs et techniciens de la NASA de mettre au point des équipements mieux adaptés aux secousses sismiques qui font trembler le sol lunaire.

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La vapeur d'eau contribue à 60 % à l'effet de serre, et même à 90 % si on y intègre celle qui est produite naturellement. Mais il s'agit, pour l'essentiel, d'un effet de serre naturel, produit par la vapeur d'eau contenue dans les nuages. C'est lui qui absorbe une partie du rayonnement solaire.

Sans cette protection, la température moyenne de la Terre s'abaisserait à près de -20°C. C'est donc l'excès de gaz à effet de serre émis par l'homme qui entraîne le réchauffement climatique dont nous commençons à subir les effets.

La vapeur d'eau produite par l'homme, dans les centrales nucléaires notamment, qui en rejettent, ou par le biais de l'irrigation des cultures, est donc bien un gaz à effet de serre, mais celui-ci participe de façon négligeable à ce processus de réchauffement.

Et pourtant, la vapeur d'eau est bel et bien le gaz à effet de serre le plus présent dans l'atmosphère. En effet, sa concentration est de 10 à 100 fois supérieure à celle du CO2.

Même si la vapeur d'eau contribue surtout à la protection de notre planète, certains pensent cependant qu'elle participe plus qu'on ne croit au réchauffement climatique.

Pourtant, la vapeur d'eau se dissipe très vite, alors qu'un gaz à effet de serre comme le dioxyde de carbone peur rester dans l'atmosphère près d'un siècle.

De son côté, la vapeur d'eau y reste d'autant moins longtemps que, sous l'effet de la condensation, elle se transforme en pluie ou se dépose, sous forme de rosée, sur le sol. Ceci étant, la concentration de vapeur d'eau dans l'air dépend aussi de sa température.

Par ailleurs, elle n'est pas directement à l'origine du réchauffement du climat. Le CO2, par exemple, l'est bien davantage. Ce gaz, avec d'autres, accroissant l'effet de serre, il entraîne l'élévation des températures qui, à son tour, provoque une plus grande concentration de vapeur d'eau.

En absorbant le rayonnement infrarouge, celle-ci contribue alors au réchauffement climatique. Mais elle le fait de manière indirecte, sans être à l'origine du processus.

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Après les avoir lavés, vous pouvez placer serviettes et chemises dans un sèche-linge ou les étendre au soleil, dans le jardin. Le résultat ne sera pas le même. Le linge séché en plein air se sera imprégné d'une odeur plus agréable que celui sorti de l'appareil de séchage. Il s'en dégagera en effet une senteur fraîche très plaisante.

Des chercheurs danois ont voulu savoir pourquoi un tel parfum s'exhalait du linge séché au soleil. Pour cela, ils ont lavé trois serviettes, dans une eau très pure. Chacune d'entre elles a ensuite été suspendue sur une corde située dans un endroit différent : un lieu ensoleillé, une pièce sombre et un balcon à l'ombre.

Puis les serviettes ont été placées dans des sacs en plastique durant un temps suffisant pour que les composés organiques se libèrent.

L'analyse de l'air contenu dans les sacs, menée au moyen d'une technique spécifique, a d'abord permis de séparer ces composés, puis de les étudier séparément.

Les chercheurs ont remarqué que les serviettes séchées au soleil s'étaient imprégnées d'un plus grand nombre de composés organiques. Ils pensent que certains d'entre eux pourraient être produits au contact de l'ozone de l'air. Ce gaz réagirait en effet avec le linge humide pour l'imprégner de ces substances odorantes.

Certaines, d'ailleurs, sont utilisées dans la fabrication de parfums ou l'industrie alimentaire. L'ozone aurait une autre vertu : il détruirait les bactéries responsables des odeurs désagréables qui peuvent émaner du linge séché dans un espace confiné.

Quand le linge sèche dans le jardin, les arômes des plantes et des fleurs odorantes s'imprègnent également dans le tissu, dont les fibres parviennent à capter ces parfums. Ceci étant, le mécanisme exact qui préside à ces réactions n'est pas encore connu avec précision.

Si une chemise ou un pantalon blancs, séchés en extérieur, sentent bon, ils ont aussi tendance à retrouver leur éclat. Du moins si le soleil est au rendez-vous.

Mais ne faites pas sécher trop longtemps au soleil des vêtements colorés. En effet, ses rayons pourraient finir par les décolorer.

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La Lune continue de susciter l'intérêt des agences spatiales. Le programme Artémis, mis au point par la NASA, a prévu d'y faire à nouveau marcher des astronautes dès l'année prochaine.

Mais ces missions lunaires ne seront un véritable succès que si elles sont le fruit d'une coopération entre les diverses agences spatiales. Or, elle suppose certains arrangements, comme, par exemple, un accord sur une heure commune.

En effet, on peut se demander sur quelle heure les astronautes, une fois sur la Lune, devront régler leurs montres. Première solution : on pourrait, comme sur la Terre, tenir compte de la durée du jour pour définir les heures.

Mais, sur notre satellite, le Soleil brille durant 14 jours. Un temps bien long pour des astronautes habitués à un rythme de 24 heures.

Pour évaluer l'heure une fois sur la Lune, une référence plus commode serait le temps universel coordonné, ou UTC en anglais. En effet, il s'agit là d'un temps stable, sans rapport avec la rotation de la Terre sur elle-même.

Et ce temps est d'autant plus fiable qu'il est contrôlé par des horloges astronomiques, dont on connaît la précision. Ce serait un parfait instrument si l'ensemble de notre monde était toujours régi par les lois de Newton.

Or, depuis les lois d'Einstein sur la relativité restreinte, puis la relativité générale, une variable aussi capitale que le temps leur échappe en partie. Désormais, le temps n'est plus absolu, mais relatif.

De fait, le temps diffère en fonction de la vitesse de celui qui le mesure, mais aussi de la proximité d'une masse, comme une planète par exemple, intervenant dans la gravitation.

Or, la masse gravitationnelle de la Terre étant très différente de celle de la Lune, les heures indiquées par deux horloges installées sur l'une et l'autre ne tarderaient pas à se décaler.

En effet, l'horloge présente sur la Lune gagnerait plus de 55 microsecondes toutes les 24 heures. C'est peu, à première vue, mais suffisant pour compromettre des missions qui doivent être réglées avec une très grande précision.

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Des cosmonautes russes de la Station spatiale internationale (ISS) viennent d'avoir un curieux échange avec la Terre. Ils effectuaient une sortie, pour installer un radiateur à l'extérieur de la station, quand ils ont reçu un étonnant message dans leurs écouteurs.

Ce n'était pas un ingénieur de la NASA qui leur parlait...mais un chauffeur de taxi argentin ! Et c'est ainsi que des astronautes à des centaines de kilomètres de notre planète se sont vus demander la confirmation d'une adresse à Buenos Aires. Un journaliste argentin, assistant à la retransmission de la sortie, s'en est aussitôt aperçu.

Pour bref qu'il ait été, puisqu'il n'a pas duré plus de trois secondes, le message avait de quoi surprendre ses auditeurs. Mais comment une telle erreur a-t-elle pu se produire ?

Si les cosmonautes de la Station spatiale internationale ont pu recevoir cet étrange message, c'est pour une raison simple. Pour communiquer avec la Terre, en effet, ils utilisent, une fois par mois, une bande de fréquence UHT (ultra haute fréquence).

Or, il se trouve que les chauffeurs de taxi de Buenos Aires utilisent la même. Le partage de cette bande de fréquence par des cosmonautes et un chauffeur de taxi a été facilité, dans ce cas, par le survol de l'Argentine par l'ISS.

Par ailleurs, lors des sorties des astronautes, les communications avec le sol sont assurées par de simples transmissions radio, dans lesquelles il est facile de s'immiscer, si l'on peut dire.

De telles interférences sont cependant très rares. Et, selon les spécialistes, elles ne mettraient pas les cosmonautes en danger. Si même elles les empêchaient d'établir un contact avec la NASA, ils interrompraient la sortie, et appliqueraient les consignes prévues en ce cas, jusqu'à la reprise de la communication.

Par ailleurs, rien de confidentiel n'étant dévoilé lors de ces sorties, aucun secret ne risque d'être divulgué. En revanche, certaines conversations plus sensibles passent par une bande de fréquence sécurisée, sur laquelle les messages échangés sont codés. Aucun chauffeur de taxi, fût-il argentin, ne pourrait donc s'y inviter !

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