{"id":3116,"date":"2015-07-17T14:37:05","date_gmt":"2015-07-17T12:37:05","guid":{"rendered":"https:\/\/aitia.fr\/erd\/?p=3116"},"modified":"2020-06-13T16:54:28","modified_gmt":"2020-06-13T14:54:28","slug":"ciel-bleu-gilet-jaune-et-mh17","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/aitia.fr\/erd\/ciel-bleu-gilet-jaune-et-mh17\/","title":{"rendered":"Ciel bleu, gilet jaune et MH17"},"content":{"rendered":"

\"lagerfeld<\/a>Il y a exactement un an, la catastrophe du vol 17 de Malaysia Airlines au-dessus de l’Ukraine alimentait les media avides de sensationnel (et moins de rigueur journalistique). C’est l’occasion de rajouter une petite couche scientifique \u00e0 l’article sur le t\u00e9moignage d’une secouriste publi\u00e9 au mois de mars sur ce blog<\/a>.<\/p>\n

Quel rapport y a-t-il entre le bleu du ciel, le jaune du gilet de s\u00e9curit\u00e9 r\u00e9glementaire et la catastrophe du vol MH17 ? La physique. Je sais, ce n’est pas \u00e9vident ; mais c’est justement pourquoi ces lignes ont \u00e9t\u00e9 \u00e9crites, avec l’ambition folle de vous apprendre quelque chose. Attention toutefois : la lecture de ce qui suit requiert un certain effort intellectuel, qui sera certainement tr\u00e8s au-dessus des possibilit\u00e9s d’une Nabilla ou d’un journaliste standard. Je ne peux en aucun cas \u00eatre tenu responsable des dissonances cognitives et crises de d\u00e9sespoir intellectuel qui pourraient \u00e9ventuellement en r\u00e9sulter.<\/p>\n

<\/p>\n

<\/h2>\n

Ciel bleu<\/h2>\n

Pourquoi le ciel est-il bleu (lorsqu’il fait beau, bien s\u00fbr) ? R\u00e9pondre \u00e0 cette question n’est pas tr\u00e8s simple ; pire, lorsqu’on y r\u00e9pond de fa\u00e7on v\u00e9ritablement scientifique, on se rend compte que le ciel n’est pas<\/em> bleu. Voyons pourquoi.<\/p>\n

Chacun peut constater que le bleu du ciel n’existe que pendant la journ\u00e9e, le ciel de la nuit \u00e9tant noir (ou bleu tr\u00e8s, tr\u00e8s fonc\u00e9). Cette couleur bleue provient donc, \u00e0 n’en pas douter, de la lumi\u00e8re solaire qui est renvoy\u00e9e par le ciel ; or, le soleil est une source de lumi\u00e8re blanche, pas bleue. Par quel m\u00e9canisme cette lumi\u00e8re est-elle “filtr\u00e9e” pour que ne revienne vers nous que la couleur bleue ? R\u00e9pondre \u00e0 cette question n\u00e9cessite de prendre en compte la nature \u00e9lectromagn\u00e9tique des ondes lumineuses.<\/p>\n

Fondamentaux<\/h3>\n

Une onde \u00e9lectromagn\u00e9tique est une oscillation d’un champ \u00e9lectrique et d’un champ magn\u00e9tique qui se propage de proche en proche, \u00e0 une vitesse dans le vide (ou m\u00eame l’air) d’environ 300 000 km\/s. Qu’est-ce qu’un champ \u00e9lectrique ? Juste une fa\u00e7on de dire que si une charge \u00e9lectrique se trouve l\u00e0, elle est soumise \u00e0 une force et va donc se d\u00e9placer (oublions le champ magn\u00e9tique, qui en r\u00e9alit\u00e9 n’existe pas ind\u00e9pendamment du champ \u00e9lectrique, dans une onde \u00e9lectromagn\u00e9tique). Or la mati\u00e8re est constitu\u00e9e de charges \u00e9lectriques : les protons, dans le noyau des atomes, et les \u00e9lectrons tout autour. Lorsqu’une onde \u00e9lectromagn\u00e9tique rencontre de la mati\u00e8re (et l’air de l’atmosph\u00e8re est<\/em> de la mati\u00e8re, m\u00eame si elle est dilu\u00e9e), les \u00e9lectrons des atomes sont donc “secou\u00e9s” \u00e0 un rythme qui est celui auquel gigote l’onde, et qu’on mesure par sa fr\u00e9quence<\/em> (nombre d’oscillations par seconde, en Hertz<\/a>). Les protons aussi gigotent, mais \u00e9norm\u00e9ment moins, parce qu’ils sont \u00e9norm\u00e9ment plus lourds tout en \u00e9tant soumis \u00e0 des forces de m\u00eame amplitude que celles appliqu\u00e9es aux \u00e9lectrons.<\/p>\n

\u00c0 leur tour, les \u00e9lectrons qui gigotent cr\u00e9ent une nouvelle onde \u00e9lectromagn\u00e9tique, dont la fr\u00e9quence est bien s\u00fbr celle de leurs oscillations. L’onde \u00e9lectromagn\u00e9tique fait bouger les \u00e9lectrons, les \u00e9lectrons qui bougent cr\u00e9ent une onde \u00e9lectromagn\u00e9tique : on a l\u00e0 une r\u00e9versibilit\u00e9 tr\u00e8s courante dans de nombreuses lois de physique. Mais cela n’explique toujours pas le bleu du ciel : juste que le ciel n’est pas noir (puisque constitu\u00e9 de mati\u00e8re qui r\u00e9\u00e9met une onde lumineuse).<\/p>\n

\"Nabilla\"<\/a>

Ne va pas plus loin,
tu risques un claquage neuronal.<\/p><\/div>\n

Pour vraiment<\/em> comprendre pourquoi le ciel n’est pas blanc (comme la lumi\u00e8re solaire incidente), il faut… faire de la physique. Et m\u00eame de la physique un peu difficile, en manipulant des \u00e9quations d’\u00e9lectromagn\u00e9tisme. C’est tr\u00e8s au-del\u00e0 de ce qui peut \u00eatre expliqu\u00e9 sur un blog, n\u00e9cessairement grand public. Tentons n\u00e9anmoins de donner la raison profonde du ph\u00e9nom\u00e8ne qui, cach\u00e9e derri\u00e8re des \u00e9quations compliqu\u00e9es, reste assez simple : lorsque les \u00e9lectrons de l’atome sont secou\u00e9s par l’onde \u00e9lectromagn\u00e9tique incidente, cela produit un d\u00e9placement de ces \u00e9lectrons d’autant plus rapide que la fr\u00e9quence de cette onde est \u00e9lev\u00e9e. Or des charges \u00e9lectriques en mouvement donnent un courant \u00e9lectrique, d’autant plus \u00e9lev\u00e9 (pour la m\u00eame charge) que le mouvement est rapide, et ce courant est \u00e0 l’origine de l’onde lumineuse r\u00e9\u00e9mise.<\/p>\n

Ceci, plus quelques subtilit\u00e9s qu’il serait difficile d’expliquer \u00e0 fond ici (les plus t\u00e9m\u00e9raires pourront \u00e9tudier ce document<\/a> pour une solution d\u00e9taill\u00e9e du probl\u00e8me) est la cause d’une plus grande diffusion des ondes lumineuses de haute fr\u00e9quence que de basse fr\u00e9quence par le ciel. Plus pr\u00e9cis\u00e9ment, la puissance de l’onde r\u00e9\u00e9mise par les atomes varie comme la fr\u00e9quence \u00e0 la puissance 4<\/strong> (on a donn\u00e9 \u00e0 cette loi de nom de diffusion Rayleigh<\/a>, du nom de son d\u00e9couvreur), c’est-\u00e0-dire qu’elle varie assez “violemment” avec la fr\u00e9quence. Or, le spectre lumineux solaire va de l’ultraviolet (fr\u00e9quences les plus \u00e9lev\u00e9es) \u00e0 l’infrarouge (fr\u00e9quences les plus faibles), l’oeil humain n’\u00e9tant sensible qu’aux couleurs comprises entre le violet et le rouge. Et comme en plus la sensibilit\u00e9 de notre oeil est tr\u00e8s faible aux extr\u00e9mit\u00e9s du spectre, nous voyons le ciel… bleu, et non violet, car notre “instrument de mesure” n’est pas du tout fid\u00e8le.<\/p>\n

Le ciel bleu ne l’est pas<\/h3>\n

Si on mesure avec un v\u00e9ritable capteur d’\u00e9nergie bien \u00e9talonn\u00e9 la fa\u00e7on dont l’intensit\u00e9 lumineuse varie en fonction de la fr\u00e9quence (ou de la longueur d’onde, qui lui est li\u00e9e), on trouve bien par contre que le maximum d’intensit\u00e9 diffus\u00e9e par le ciel bleu se trouve dans le domaine ultraviolet : le ciel bleu n’est pas bleu, il n’est m\u00eame pas violet, mais il est majoritairement ultraviolet ! On peut repr\u00e9senter graphiquement cette variation en fonction de la longueur d’onde ; je reprends ici un sch\u00e9ma extrait de la version allemande de Wikipedia<\/a>, qui porte sur un m\u00eame diagramme les r\u00e9partitions de la lumi\u00e8re solaire et de la lumi\u00e8re du ciel en fonction de la longueur d’onde :<\/p>\n

\"R\u00e9partition<\/a>

R\u00e9partition de l’intensit\u00e9 de la lumi\u00e8re solaire (courbe rouge) et de la lumi\u00e8re \u00e9mise par un ciel “bleu” (courbe violette) en fonction de la longueur d’onde, en nanom\u00e8tres (Wellenl\u00e4nge<\/em> = longueur d’onde). On remarque bien que le maximum d’intensit\u00e9 se situe, pour le ciel “bleu”, dans le domaine ultraviolet.<\/p><\/div>\n

Gilet jaune<\/h2>\n

Maintenant, comment fonctionne<\/em> un gilet jaune ? Les petits malins qui croient pouvoir hausser les \u00e9paules en disant qu’il ne fonctionne<\/em> pas mais qu’il se contente d’\u00eatre<\/em> jaune ont tort : le gilet jaune n’est pas seulement<\/em> jaune, il est jaune fluo<\/em>. Et \u00e7a change tout.<\/p>\n

Le tour de passe-passe de la fluorescence<\/h3>\n

Fluo<\/em> est l’abr\u00e9viation de fluorescent<\/a>, une propri\u00e9t\u00e9 que peut avoir la mati\u00e8re de r\u00e9\u00e9mettre de la lumi\u00e8re apr\u00e8s en avoir absorb\u00e9, de fa\u00e7on quasi-instantan\u00e9e. Mais la lumi\u00e8re r\u00e9\u00e9mise n’est pas n\u00e9cessairement (et m\u00eame rarement) de la m\u00eame couleur que celle absorb\u00e9e : parce que le photon \u00e9mis ne peut pas avoir une \u00e9nergie sup\u00e9rieure \u00e0 celle du photon absorb\u00e9 (la conservation de l’\u00e9nergie est une des lois de la physique les plus intraitables), la longueur d’onde r\u00e9\u00e9mise est n\u00e9cessairement sup\u00e9rieure ou \u00e9gale \u00e0 la longueur d’onde absorb\u00e9e, car \u00e0 une longueur d’onde sup\u00e9rieure correspond une \u00e9nergie inf\u00e9rieure. Par exemple, si un photon ultraviolet est absorb\u00e9, un photon bleu, ou vert, ou jaune, ou rouge peut \u00eatre r\u00e9\u00e9mis : tous les photons visibles ont des \u00e9nergies inf\u00e9rieures aux photons ultraviolets.<\/p>\n

La seule fa\u00e7on de contourner cette r\u00e8gle \u00e9nerg\u00e9tique consiste \u00e0 absorber simultan\u00e9ment deux photons pour en r\u00e9\u00e9mettre un seul : l\u00e0, leurs \u00e9nergies peuvent s’additionner et la lumi\u00e8re r\u00e9\u00e9mise peut donc \u00eatre de plus grande \u00e9nergie (donc de plus courte longueur d’onde). Mais c’est un cas tr\u00e8s rare.<\/p>\n

Ceci nous am\u00e8ne maintenant \u00e0 comprendre vraiment comment fonctionne<\/em> le jaune fluo, et pourquoi il ne fonctionne pas toujours de la m\u00eame mani\u00e8re suivant les conditions d’\u00e9clairage ambiant. Si le gilet \u00e9tait seulement jaune (pas fluo), il ne pourrait que “fonctionner” par synth\u00e8se soustractive<\/a> des couleurs (que voil\u00e0 un mot compliqu\u00e9 pour dire une chose simple) : il recevrait la lumi\u00e8re blanche (qui comprend le jaune, ainsi que toutes les autres couleurs) et ne r\u00e9\u00e9mettrait que le jaune, donc une intensit\u00e9 moindre que l’intensit\u00e9 incidente. C’est ainsi que proc\u00e8dent tous les peintres, avec des pigments.<\/p>\n

Mais le jaune “fluo” semble “lumineux”, c’est-\u00e0-dire qu’il semble \u00e9mettre une intensit\u00e9 plus grande<\/em> que l’intensit\u00e9 de la lumi\u00e8re ambiante. Comment est-ce possible ? En transformant une partie de la lumi\u00e8re invisible pour nous (l’ultraviolet) en lumi\u00e8re visible, et de plus dans une zone de grande sensibilit\u00e9 de l’oeil, le jaune. Le jaune fluo triche avec nos sens, en ramenant dans le domaine visible ce qui nous est invisible, d’o\u00f9 cette impression de grande luminosit\u00e9.<\/p>\n

Travaux pratiques<\/h3>\n

Mais vous n’\u00eates pas oblig\u00e9s de me croire ; \u00e0 vrai dire, je vous conseille<\/em> m\u00eame de ne pas me croire, si vous voulez vous comporter en scientifiques : la science ne se base pas sur la croyance, mais sur la d\u00e9monstration (th\u00e9orique et exp\u00e9rimentale). Il faut donc tester l’hypoth\u00e8se du jaune fluo qui ne marche v\u00e9ritablement qu’en pr\u00e9sence d’ultraviolet. Pour cela, on peut envisager trois cas :<\/p>\n

    \n
  1. lumi\u00e8re du jour directe, par beau temps, comportant \u00e0 la fois de la lumi\u00e8re visible et des ultraviolets, en plus faible quantit\u00e9 (et aussi des infrarouges, mais ils ne nous int\u00e9ressent pas) ;<\/li>\n
  2. lumi\u00e8re artificielle, par exemple d’une lampe \u00e0 incandescence, quasiment exempte d’ultraviolets car la temp\u00e9rature du filament est trop faible ;<\/li>\n
  3. lumi\u00e8re du jour indirecte, juste apr\u00e8s le coucher du soleil, sous un ciel bleu : c’est le cas le plus int\u00e9ressant car la lumi\u00e8re visible ambiante est tr\u00e8s faible, mais la lumi\u00e8re ultraviolette est toujours bien pr\u00e9sente<\/strong> via le ciel “bleu”.<\/li>\n<\/ol>\n

    Dans quelles conditions d’\u00e9clairage le gilet jaune para\u00eetra-t-il le plus lumineux ? Certainement pas sous \u00e9clairage artificiel, car il ne peut alors “fonctionner” que par synth\u00e8se soustractive, en absence d’ultraviolets. Mais pas non plus en lumi\u00e8re du jour directe (courbe rouge ci-dessus), car la perception du caract\u00e8re lumineux ou non d’un objet est relative<\/em> : un objet se d\u00e9tache de son environnement s’il est plus lumineux<\/em> que le reste, et non s’il est tr\u00e8s lumineux mais que son environnement l’est tout autant ou presque. En lumi\u00e8re du jour directe, la fluorescence du jaune donne bien un avantage de visibilit\u00e9, mais \u00e0 la lumi\u00e8re du ciel bleu au cr\u00e9puscule (courbe violette de la figure ci-dessus), cet avantage est encore plus grand puisque l’ultraviolet est dans ces conditions particuli\u00e8res la lumi\u00e8re la plus intense, et non un simple appoint… mais une lumi\u00e8re que l’on ne voit pas (“lumi\u00e8re noire”), et qui permet d’obtenir de jolis effets comme le savent tr\u00e8s bien les organisateurs de spectacles.<\/p>\n

    Vous pouvez faire l’exp\u00e9rience avec votre gilet jaune (ou un texte surlign\u00e9 au marqueur jaune fluo, c’est pareil) : vous verrez nettement la diff\u00e9rence entre ces trois cas.<\/p>\n

    \""lumi\u00e8re<\/a>

    utilisation d’ultra-violets et de fluorescence dans un spectacle (\u00e9t\u00e9 2010 au Mus\u00e9um de Toulouse)<\/p><\/div>\n

    MH17<\/h2>\n

    Mais quel rapport avec la catastrophe du vol MH17<\/a>, dont on a (avec un empressement suspect) accus\u00e9 les rebelles pro-Russes et qui, bizarrement, semble tomb\u00e9e dans l’oubli, tout comme celle non \u00e9lucid\u00e9e du vol MH370<\/a> quelques mois plus t\u00f4t (m\u00eame compagnie, m\u00eame avion, m\u00eames couleurs et immatriculation presque identique) ?<\/p>\n

    Il se trouve dans le t\u00e9moignage de la secouriste, qui a involontairement fait un rapport exp\u00e9rimental d’une exp\u00e9rience de fluorescence. Retournons<\/a> lire son t\u00e9moignage et en extraire le plus int\u00e9ressant :<\/p>\n

    \n

    00:48\u00a0\u00a0\u00a0 Pendant la nuit ces restes humains brillaient en vert<\/strong>, \u00e0 cet endroit lorsque la photo a \u00e9t\u00e9 prise. [NdT : il ne s\u2019agit pas \u00e0 proprement parler de la nuit mais du cr\u00e9puscule<\/em>.]<\/p>\n<\/blockquote>\n

     <\/p>\n

    Comment peut-on interpr\u00e9ter cette observation ? La secouriste d\u00e9crit ce qu’elle a vu au cr\u00e9puscule sous un ciel \u00e0 peu pr\u00e8s clair, c’est-\u00e0-dire au moment pr\u00e9cis o\u00f9 les conditions pour la r\u00e9alisation d’une exp\u00e9rience de fluorescence naturelle sont r\u00e9alis\u00e9es : tr\u00e8s faible \u00e9clairage ambiant, mais \u00e9clairage en “lumi\u00e8re noire” (ultra-violets) par le ciel encore important. Elle pr\u00e9cise un peu plus loin dans l’entretien, par ailleurs, que les corps empestaient le formol (solution aqueuse de formald\u00e9hyde ou encore m\u00e9thanal<\/a> en nomenclature chimique standard ; on emploie aussi parfois indistinctement les termes formol et formald\u00e9hyde).<\/p>\n

    Elle ne sait sans doute pas qu’une des propri\u00e9t\u00e9s du formald\u00e9hyde, justement, est sa fluorescence : elle est d’ailleurs utilis\u00e9e dans des appareils de d\u00e9tection de polluants, o\u00f9 un laser \u00e0 ultra-violets permet de r\u00e9v\u00e9ler la pr\u00e9sence de tr\u00e8s faibles quantit\u00e9s de formald\u00e9hyde. Dans cet article<\/a> (en anglais), par exemple, les auteurs d\u00e9crivent le fonctionnement d’un tel dispositif, o\u00f9 l’on apprend que le laser utilis\u00e9 a une longueur d’onde de 355 nm (pas tr\u00e8s loin du maximum de diffusion du ciel dit “bleu” !) et que les photons \u00e9mis par fluorescence du formald\u00e9hyde se situent sur une assez large plage de longueurs d’onde, jusqu’\u00e0 500 voire 550 nm. Que repr\u00e9sentent ces valeurs en termes de couleurs ? Pour en avoir une id\u00e9e, superposons une repr\u00e9sentation du spectre visible sur la figure 2 de l’article :<\/p>\n

    \"fluorescence<\/a>

    Le formol fluoresce jusqu’au vert…<\/p><\/div>\n

    Comme par hasard, on peut en d\u00e9duire que la couleur percue par l’oeil humain de la fluorescence du formald\u00e9hyde est proche du vert (ou bleu-vert), puisque sa sensibilit\u00e9 dans le violet et l’indigo est tr\u00e8s faible : n’oublions pas que nos yeux n’ont rien d’instruments de mesure neutres !<\/p>\n

    Ainsi, sans le savoir, la secouriste interrog\u00e9e par Aljona Kotschkina nous a r\u00e9v\u00e9l\u00e9 que son observation visuelle des restes humains le soir de cette catastrophe corroborait son impression olfactive : s’il s’agissait bien de formald\u00e9hyde, alors il devait<\/strong> se comporter comme quelque chose qui “brille en vert au cr\u00e9puscule”. Ce n’est certes pas la seule substance qui le fait… mais le sang humain ne poss\u00e8de pas cette propri\u00e9t\u00e9 de fluorescence<\/strong>. Pourtant, la police scientifique<\/a> utilise abondamment les m\u00e9thodes lumineuses pour d\u00e9tecter les traces de sang humain sur les sc\u00e8nes de crime ; mais elle le fait par chimiluminescence<\/a><\/em> et non fluorescence. Dans ce cas, il est n\u00e9cessaire de recourir \u00e0 un compos\u00e9 chimique ext\u00e9rieur dont la r\u00e9action avec le fer du sang produit directement de la lumi\u00e8re visible (g\u00e9n\u00e9ralement bleue).<\/p>\n

    Voici donc un \u00e9l\u00e9ment de plus qui nous pousse \u00e0 croire que cette sombre affaire du vol 17 de Malaysia Airlines est bien plus effroyable encore que le “simple” envoi au sol d\u00e9lib\u00e9r\u00e9 d’un avion de civils, comme ce fut le cas en 1988 pour le vol Iran Air 655<\/a>, froidement abattu par un tir de missile du croiseur am\u00e9ricain USS Vincennes. Ceux qui font encore appel \u00e0 leur raison (et non \u00e0 leurs \u00e9motions, fussent-elles nobles) pour r\u00e9soudre les \u00e9nigmes doivent garder en t\u00eate au moins ceci :<\/p>\n