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22/07/2005
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Chronique Sciences
Comment on a calculé la vitesse de la lumière
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(MFI) On a cru pendant longtemps que la lumière se transmettait à une vitesse infinie. Après des siècles de calculs, on sait qu’il n’en n’est rien et que la lumière se déplace à une vitesse constante atteignant presque 300 000 kilomètres à la seconde.
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Au XVIIe siècle, en 1610, deux savants, l’Italien Galilée et le Français Descartes, avaient chacun une théorie sur la question. Descartes soutenait que la propagation de la lumière était instantanée et que sa vitesse était infinie. Galilée, lui, avançait que l’on pouvait calculer sa vitesse. Galilée décide d’en faire l’expérience. Il demande à son assistant de se placer à trois kilomètres de lui, sur le sommet d’une colline et d’allumer une lanterne. Galilée tente alors le calcul en divisant la distance totale par le temps de réception du signal lumineux. Mais le calcul était impossible, la distance étant trop courte et la lumière arrivant trop vite !
Un savant danois, Ole Roemer, se penche peu après sur la question. Il partage l’intuition de Galilée mais va s’appuyer sur une autre forme de « lanternes »… les planètes ! Depuis l’Observatoire de Paris, il s’aperçoit que Io, le satellite de la planète Jupiter, achève un tour de son orbite en quarante-deux heures trente minutes. Mais cette durée est variable. Quand Jupiter et la Terre sont éloignées, il faut seize minutes de plus à Io pour compléter son orbite ; au contraire, quand les planètes se rapprochent, le retard diminue. Roemer en déduit la vitesse de la lumière qu’il estime à 212 000 kilomètres par seconde. Pas mal pour l’an 1676, mais pas tout à fait juste !
La roue dentée de monsieur Fizeau
Il faut attendre 1849 pour faire un véritable bond en avant dans la précision du calcul de la vitesse de la lumière. Le physicien français Hyppolite Fizeau va expérimenter un principe fructueux sans bouger de chez lui. Depuis sa maison, près de Paris, il dirige un rayon lumineux sur un miroir distant de 8 633 mètres. Il fait alors tourner une roue dentée devant sa lampe. La roue compte 720 dents et 720 échancrures. Quand la roue tourne lentement, le rayon réfléchi par le miroir est visible entre les dents de la roue. Au-delà d’une certaine vitesse de rotation, plus de rayon ! Il calcule alors le temps à partir duquel le rayon devient invisible et trouve… 315 000 kilomètres par seconde. Douze ans plus tard, Alfred Cornu ajoute à l’appareil de Fizeau un système électrique de rotation de la roue, il obtient ainsi une précision de calcul affinée qui permet de conclure que la vitesse de la lumière est de 300 000 kilomètres seconde. Les dernières expériences modernes, faites à l’aide de faisceaux laser, ont déterminé avec précision une vitesse constante de 299 792,5 kilomètres par seconde.
Julie Foulquier
EN BREF
Peut-on encore sauver le lac Tchad ?
(MFI) La quatrième réserve d’eau douce d’ Afrique se transforme lentement en marécages et sa superficie ne cesse de diminuer. Des 25 000 kilomètres carrés qu’il couvrait il y a à peine quarante ans ne subsiste aujourd’hui qu’un plan d’eau de 5 000 kilomètres carrés. Une simulation climatique à laquelle s’ajoute une observation de la région faite du ciel par l’Agence spatiale américaine, la Nasa, amènent à un triste constat : le lac va disparaître ! Ce que les scientifiques n’ont pu déterminer, c’est le temps nécessaire à l’évaporation totale de l’eau du lac. Est-il encore possible de contrer le phénomène ? Plusieurs schémas sont à l’étude pour tenter de remettre en eau le lac. L’un d’entre eux repose sur le détournement de rivières qui viendraient alors gonfler les affluents qui s’y jettent. Le lac Tchad a un rôle important pour les pays qui l’entourent : il alimente en eau plus de 20 millions d’habitants des quatre pays riverains, le Tchad, le Cameroun, le Niger et le Nigeria.
Des origines du dodo
(MFI) Disparu totalement vers 1681 de l’île Maurice, dans l’océan Indien, où il vivait à l’abri de ses prédateurs jusqu’à l’arrivée des explorateurs européens, le dodo a désormais un arbre généalogique. Des zoologues de l’université d’Oxford (Grande-Bretagne) ont prélevé de petits fragments d’ADN sur des tissus de la patte et du crâne d’un spécimen particulièrement bien conservé, pour confronter le dodo à 37 espèces de pigeons, colombes et autres oiseaux de l’océan Indien, dont le solitaire, lui aussi disparu. Les deux volatiles exterminés avaient bien un lien de parenté comme on l’avait supposé dès le début. Leur ancêtre commun est un pigeon du Sud-Est asiatique qui aurait vécu il y a plus de 42 millions d’années.
Reproduire l’énergie des étoiles
(MFI) Reproduire l’énergie des étoiles, c’est la mission d’ITER, le réacteur expérimental dont les travaux d’implantation débuteront en France dans les tous prochains mois. Ce réacteur devra permettre aux physiciens de maîtriser la fusion nucléaire, cette réaction qui se produit au cœur des étoiles et leur donne leur énergie. Les centrales nucléaires actuelles fonctionnent grâce au principe de la fission nucléaire : celle-ci consiste à casser de gros noyaux d’atomes d’uranium et à faire naître de cette fission une grande quantité d’énergie. Au contraire, dans la fusion nucléaire, ce sont des noyaux légers qui fusionnent pour donner naissance à des noyaux plus lourds et à de l’énergie. Cette fusion permet d’obtenir une très grande quantité d’énergie avec moins de matière première que la fission.
J. F.
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