Intro vaguement hors-sujet
Ce blog était autrefois un blog Wordpress, comme la moitié de tout Internet. Puis un jour il s'est fait ruiner par je-ne-sais-plus-quelle-faille par vertu d'un robot-russe qui passait par là. Puis je l'ai jeté (le blog pas le robot-russe).
Wordpress a quelques avantages par rapport à une app monopage Javascript du futur avec scrolling infini, en particulier les moteurs de recherche l'apprécient. Par curiosité avant d'achever mon blog, j'ai lancé un analyseur de logs qui présente une section dédiée aux requêtes de recherche qui ont été faites sur Google et ont mené quelqu'un sur mon site. Je vous présente les résultats:
Tous ces termes viennent en réalité du même article: l'homéopathie c'est quoi. Parce qu'il est long et beau, comme mon chat.
Parmi ces termes, outre le micropénis chez l'enfant (qui est normal les gens, ça grandit à la puberté (la plupart du temps), calmez-vous OKAY?), c'est la taille terre soleil. C'est très difficile de représenter le volume du soleil et sa distance par rapport à la terre sur un schéma éducatif sans que ça occupe un accordéon de plusieurs pages. Résultat, ces représentations sont souvent incorrectes. A côté de ça, et en moins visible à moins que vous soyez capables de déduire la masse des objets célestes depuis leurs orbites gravitationnelles instinctivement, la masse de la terre et du soleil se séparent d'encore un autre genre d'ordre de magnitude.
Toujours sur le thème de l'autre genre d'odre de magnitude, il y a mes statistiques de requêtes de recherche actuelles:
Les zétoiles
Une étoile est un objet céleste dont la destinée est dictée pratiquement uniquement par sa masse immense. Un peu comme <INSERER UNE REFERENCE POP CULTURE IGNOBLE DE QUELQU'UN D'OBESE ET CONNU, BRAVO LE FAT SHAMING CO**ARD>. Ce sont les objets les plus massifs de l'univers que nous puissions directement observer, car les étoiles produisent de la lumière durant leur "vie", et souvent aussi durant leur mort d'une manière ou d'une autre et nous on a rien trouvé de mieux que des grosses jumelles pour regarder dans l'espace.
Les seuls objets plus massifs étant ce qui semble occuper le centre des galaxies, des trous noirs qui paraissent avoir plusieurs millions de fois la masse du soleil.
Les étoiles font rarement plus de 200 fois la masse du soleil. Comment qu'on connait la masse d'une étoile? Il est possible de le prédire en observant les effets graviationnels sur les alentours. La lumière émise par l'étoile pendant la majorité de sa vie dépend également de sa masse, qui peut être estimée à partir du spectre de lumière émis.
La physique de l'étoile, en presque bref
En physique, il y a plusieurs interactions fondamentales dont les effets sont observés depuis la nuit des temps (ou presque). Si on veut partir dans un délire métaphysique, leur origine ou raison d'être est inconnue. On sait juste que ça fonctionne comme ça par observation puis on a collé des théories scientifiques dessus. Ou bien on s'est dit que c'était Zeus. Ou Odin. C'est la méthode scientifique quoi, on observe, on réfléchit, on connecte, on invente une théorie bizarre qui permet de prédire toutes sortes de choses. Jusqu'à ce qu'elle merde dans un cas particulier, auquel cas on balance tout à la poubelle et on recommence sur un carton de bière vierge.
En ne tenant pas compte de possibles théories d'unification entre les interractions fondamentales, on en compte quatre:
- L'interaction forte - En pratique elle colle les protons et neutrons ensembles dans les noyaux des atômes. Très fort. Si c'était pas très fort, les noyaux ne tiendraient pas ensembles à cause de l'interaction dont je parle juste après et puis aussi ça s'appellerait pas l'interaction forte.
- L'interaction électromagnétique - Dans les atômes, on sait pas trop pourquoi mais les protons se repoussent entre eux, et les électrons aussi, avec une intensité qui augmente exponentiellement par rapport à leur proximité. Ce qui n'a aucun sens en soi parce qu'un noyaux c'est plein de protons. Comment il tient ensemble? Par l'interaction forte. Mais "tout juste" dans certains cas, les plus gros noyaux ont tendance à être instables et larguer du lest d'une manière ou d'une autre (qu'on appelle aussi radioactivité). La force électromagnétique a une portée bien plus élevée que l'interaction forte. Oui, c'est aussi ce qui fait que les aimants collent au frigo et qui permet à Zeus/Jupiter de balancer la foudre.
- La gravité - Les objets qui ont une masse importante exercent une force d'attraction sur tous les autres objets alentours. En réalité Einstein a démontré tant bien que mal que la gravité s'exerce également sur les objets sans masse (par exemple la lumière) parce qu'au final il semble y avoir une équivalence entre la masse et l'énergie pure (vous savez c'est le truc E=mC² qu'on voit parfois sur des T-shirts ou dans des séries télé). La gravité est toujours attractive, ce qui veut dire, croyez-le ou non, qu'elle attire les trucs les uns vers les autres et jamais le contraire.
- L'interaction faible - Tout le monde s'en fout. En plus elle est faible.
De toutes ces interactions, la gravité est la plus faible en intensité, et de loin. Mais c'est aussi celle qui a la plus grande portée. Une balle de ping pong n'a pas d'effet gravitationnel observable, mais 27 300 000 000 000 000 000 000 000 balles de ping pong en ont un (c'est la masse de la lune) qui est suffisant pour créer du remous dans des océans à pas mal de kilomètres de distance.
En résumé, à condition d'exagèrer vraiment très très fort avec la masse, il est possible d'être confronté à des objets tellements massifs qu'ils s'écrasent sous leur propre force gravitationnelle. C'est le cas des étoiles. Leur masse est tellement inimaginablement (?) énorme qu'elle provoque leur écrasement sur elles-mêmes.
Cet écrasement rend le coeur de l'étoile extrêmement dense. Les conditions finissent par être suffisamment extrêmes pour provoquer la réaction de fusion nucléaire la plus "simple" à produire. Je met simple entre guillemets parce que créer un environnement où la température dépasse les 10 millions de degrés est plus complexe à réaliser qu'un gouvernement communiste démocratique.
Réactions nucléaires
Les réactions nucléaires (qui altèrent le noyau des atômes) sont effectivement extrêmement difficiles à provoquer. Les réactions chimiques qui se produisent en continu dans notre environnement et nous donnent a gueule de bois sont le résultat d'échanges d'électrons, on ne touche jamais aux noyaux des atomes.
Il existe deux types de réactions nucléaires: celles qui assemblent deux petits noyaux en un plus grand (fusion nucléaire) et celle qui sépare un énorme noyau en deux plus petits (fission nucléaire).
La fission nucléaire est possible sur terre, mais je vous préviens c'est tout de suite plus de travail que de plier un t-shirt. Déjà il faut déterrer le noyau le plus gros qui existe naturellement sur terre (et plus ou moins dans l'univers, on peut dire): l'uranium. Il est tellement obèse qu'il est naturellement instable, ses 92 protons se repoussent comme des aimants et tiraillent toute la structure. Ceci dit, l'uranium le plus courant dans la nature n'est pas encore assez instable pour être fissionné sur terre. Il faut l'enrichir en le rendant encore plus FAT en y bourrant des neutrons.
Une fois qu'on a ces noyaux modifiés, il "suffit" de bombarder des neutrons pour provoquer une réaction nucléaire.
La fusion nucléaire est encore une autre problématique puisque deux noyaux doivent entrer violamment en colision. Vous avez déjà essayé de coller deux aimants avec le même pôle en face de l'autre? Cela semble possible jusqu'à ce que la résistance devienne énorme et que l'aimant glisse. La force de répulsion devient énorme avec la proximité, et pour que la fusion ait lieu il faut que le noyau combiné résultant soit plus stable que le point de départ. Sinon ça va pas trop se passer, quoi. La chance, il existe un petit noyau qui est beaucoup plus stable que ses voisins: le noyau d'hélium.
Comme je suis du genre à ne jamais rater une occasion de coller le graphique des énergies de liaison des noyaux des noyaux des atomes en fonction de leur numéro atomique:
Le noyau d'hélium a deux protons et deux neutrons, et là ça craint tout de suite parce que l'élément le plus courant dans l'univers, l'hydrogène, a juste un proton et stout. Il s'agit donc de trouver un isotope de l'hydrogène (relativement rare) qui a un neutron, et récupérer encore un neutron ailleurs, et là on a la réaction de fusion nucléaire la plus "simple", puisqu'on a besoin que d'environ 10 000 000 de degrés, le fameux thermostat 7.
Vie et mort d'une étoile
Une fois le coeur d'une étoile contracté suffisamment, la fusion nucléaire "de base" commence à se produire, ce qui génère une poussée thermique très élevée vers l'extérieur et tellement puissante qu'elle contrecarre l'écrasement de l'étoile par gravité et à un tel point qu'elle se met à gonfler, jusqu'à ce que la gravité soit égale à la poussée due aux réactions nucléaires. L'étoile atteint alors une sorte de volume d'équilibre, à ce moment de sa vie.
Sans réaction nucléaire, l'étoile se serait contractée jusqu'à un état limite qui dépend de sa masse. Ceci se produit naturellement lorsqu'une étoile a utilisé tout son combustible nucléaire. En termes scentifiques, elle est alors en train de crever.
Une étoile doit consommer des quantités énormes d'énergie pour contrer son propre écrasement sur elle-même. C'est cool parce qu'une partie de cette énergie arrive sur terre et nous permet de cultiver des carottes tout comme chopper le cancer de la peau. Excellent.
Les étoiles qui consomment leur hydrogène sont appelées des étoiles en séquence principale. Leur comportement peut varier par rapport à leur composition mais l'élément décideur principal reste la masse.
Une étoile comme le soleil présente une masse assez faible par rapport à un grand nombre de géants de la galaxie.
Pendant qu'elle transforme de l'hydrogène en hélium en son coeur (le seul endroit suffisamment dense pour que la fusion se produise), toute l'étoile gonfle jusqu'à un volume qui dépasse celui de n'importe quelle planète du système solaire. Par conséquent, la masse volumique du soleil (c'est la masse divisée par le volume (on sait jamais)) est plus faible que celle de la terre. Vous allez me dire, oui mais c'est logique parce que le soleil est fait en gaz et la terre en cailloux! Pas si logique que ça non, parce que même si en moyenne le soleil est à peu près deux fois moins dense que la terre, le coeur du soleil est 29 fois plus dense que la terre.
La production d'énergie par fusion nucléaire appauvrit le coeur en hydrogène et l'enrichit en hélium, qui n'est pas combustible dans ces conditions encore trop peu extrêmes (il faudra multiplier la température par 10). Résultat, la poussée qui maintient le soleil en équilibre baisse, ce qui a pour effet de contracter davantage le coeur qui devient encore plus chaud et dense. Le coeur attrape de l'hydrogène sur les couches voisines et se remet au travail pour retrouver l'équilibre, mais cette fois-ci encore plus vite qu'avant. Le soleil va donc progressivement brûler son hydrogène de plus en plus vite pendant sa séquence principale.
Cette accélération dans la consommation sauvage de ressources est encore d'un autre ordre sur des étoiles très massives, qui brûlent tout par les deux bouts très vite, et ont une vie plus courte que les modestes étoiles comme que le soleil <INSERER UNE ANALOGIE FOIREUSE>.
Par ailleurs, ces cycles de contraction du coeur et expansion de l'étoile ont pour conséquence que le soleil brille de plus en plus fort avec le temps. Avec le temps? Beaucoup de temps hein. On estime que le soleil est devenu 30% plus brillant sur ces dernières 4 et demi milliards d'années ce qui représente pas mal d'années quand même. L'augmentation d'énergie rayonnée devrait être d'à peu près 1% par centaine de millions d'années.
Cet effet d'amplification démystifie certaines idées reçues sur la durée de vie du soleil et d'à partir de quand la vie sur terre sera impossible.
En effet, même si le soleil a encore plusieurs milliards d'année avant d'engloutir le système solaire puis mourir tranquillement, une augmentation de rayonnement de 10% dans le prochain milliard d'année devrait cramer toute l'atmosphère de la terre, si elle n'est pas déjà crâmée par les space-hummers, ce qui va rendre la culture de carottes nettement plus difficile. L'estimation optimiste pour les prêts à long terme est donc de max environ 1 milliard d'années et pas 6,5 milliards d'années comme certains essayent de vous faire croire.
Il se passe quoi dans 6,5 milliards d'années? Le soleil aura utilisé pratiquement tout son hydrogène, le coeur va se contracter tellement fort qu'il va se mettre à fusionner l'helium, en plus d'avoir grapillé de l'hydrogène qui trainait encore en dehors du coeur. Pour simplifier, l'étoile se trouve tout à coup en présence d'énormément de combustible utilisable immédiatement.
L'effet dépend de la masse de l'étoile, je ne vais pas m'attarder dans les différentes possibilités (un peu trop tard non?) mais il est prédit que le soleil va se mettre à gonfler à un tel point qu'il engloutira plus de la moitié du système solaire sous la forme d'une géante rouge.
Le coeur va continuer de se contracter pour permettre de nouveaux types de fusions nucléaires, jusqu'à ce qu'on arrive du côté de l'atôme de fer, dont la fusion ne rapporte pas d'énergie (vous voulez que je remettre le schéma des énergies de liaison des noyaux?). Les couches externes vont commencer à se séparer, il ne restera plus que le coeur, extrêmement dense, qui continue d'être écrasé sur lui-même par sa propre gravité mais est maintenu en équilibre par la pression dégénérative des électrons (c'est de la physique quantique on peut pas comprendre) sous une forme appelée naine blanche.
Beurps. Pourquoi toutes ces explications?
Je voulais souligner que même si le volume du soleil est assez balaise, ce n'est rien comparé au volume d'autre étoiles, et au volume que pourrait atteindre le soleil à la fin de sa vie. Ces ordres de magnitude sont encore bien plus difficile à représenter que l'objet de cet article.
Il y a un schéma connu sur Wikipedia qui est mieux fait que toutes mes tentatives de représentations foireuses mises en oeuvre dans cet article. Il s'agit de cliquer sur l'image pour l'agrandir parce que sur la miniature ça va pas le faire.
Le schéma représente plusieurs séries successives de mises à l'échelle, pour en arriver à des étoiles vraiment, vraiment très volumineuses. On peut aussi y voir la comparaison entre la taille de jupiter et du soleil.
Taille par rapport à la terre
L'image précédente illustre déjà tout ce que je voulais montrer, et en 3D en plus. Une énorme boule disco étant nettement plus impressionnant qu'une pizza large. Enfin, question de point de vue je suppose.
Voici tout de même ma représentation didactique utilisant l'élément Canvas d'HTML5. Oui, parce qu'on est ici pour ça aussi n'est-ce pas.
A imaginer en 3D donc. Voici le code source pour que vous puissiez vous aussi le poster sur votre blog:
<canvas id="myCanvas" width="500" height="500" style="border:1px solid #d3d3d3;">
Your browser does not support the HTML5 canvas tag.</canvas>
<script>
var c = document.getElementById("myCanvas");
var ctx = c.getContext("2d");
var centerX = c.width / 2;
var centerY = c.height / 2;
var sunR = (c.width / 2.3) - 1;
var earthR = (sunR / 109.0) - 1;
var grd = ctx.createRadialGradient(centerX, centerY, 5, centerX, centerY, sunR);
grd.addColorStop(0, '#fff600');
grd.addColorStop(1, '#fcffb6');
ctx.scale(1, 0.99666044746);
ctx.beginPath();
ctx.lineWidth = 1;
ctx.fillStyle = grd;
ctx.arc(centerX, centerY, sunR, 0, 2*Math.PI);
ctx.fill();
ctx.stroke();
ctx.beginPath();
ctx.lineWidth = 1;
ctx.fillStyle = 'black';
ctx.arc(centerX, centerY, earthR, 0, 2*Math.PI);
ctx.fill();
ctx.stroke();
</script>Augmenter la taille de l'élément canvas augmente la dimension du schéma.
Représentation de la distance
Vous savez peut-être que le soleil, c'est pas la porte à côté. Et heureusement où on serait tout brûlés. La lumière, qui va vachement vite, met plus de huit minutes à nous atteindre.
Non seulement la dimension du soleil est souvent foireuse sur les schéma explicatifs, mais sa distance par rapport aux autres astres n'est jamais représentée non plus, parce que c'est LOIN.
Je voulais représenter la distance avec le défilement horizontal mais malheureusement l'élément canvas a une largeur maximale qui dépend du navigateur utilisé. Pour être le plus compatible possible (alors que mon blog ne fonctionne pas sur les anciens navigateurs de toutes façons, donc c'est de l'obsession psychotique totalement inutile) j'ai limité la largeur à 4000 pixels, ce qui ne rend pas vraiment justice aux distances dans l'univers.
Par contrainte tout est dès lors fort écrasé. Je me suis permis d'ajouter quelques distances en km juste comme ça.
Et le code pour l'élément canvas:
<div style="overflow-x: scroll">
<canvas id="myCanvas" width="4000" height="19" style="border:1px solid #d3d3d3;">
Your browser does not support the HTML5 canvas tag.</canvas>
</div>
<script>
var c = document.getElementById("myCanvas");
var ctx = c.getContext("2d");
ctx.font = "8px sans-serif";
for (var x = 0; x < c.width; x += 100) {
var dist = 37589 * x;
ctx.fillText(dist + "km", x, c.height / 2);
}
var grd = ctx.createRadialGradient(0, c.height / 2, 5, 0, c.height, 19);
grd.addColorStop(0, '#fff600');
grd.addColorStop(1, '#fcffb6');
ctx.beginPath();
ctx.lineWidth = 1;
ctx.fillStyle = grd;
ctx.arc(0, c.height / 2, c.height, 0, 2*Math.PI);
ctx.fill();
ctx.stroke();
ctx.beginPath();
ctx.lineWidth = 1;
ctx.fillStyle = 'black';
ctx.arc(c.width, c.height / 2, 1, 0, 2*Math.PI);
ctx.fill();
ctx.stroke();
</script>La distance a l'air conséquente, mais il s'agit de considérer que le soleil pourrait gonfler son rayon de plus de 250 fois sa taille actuelle en phase de géante rouge, et la terre n'est pas à plus de 250 rayons solaires, elle est plus proche. Je pense que c'est même suffisant pour avaler Mars aussi.
De toutes manières ça fera un bon moment que la vie ne sera plus possible sur terre. A moins qu'il reste quelques super-cafards qui mangent le reste des déchets de l'humanité à petite dose.
Oui je sais que la distance terre-soleil n'est pas une constante et varie sur le temps d'une révolution complète.
Et la masse alors?
J'espère que si vous retenez au moins une chose de cet article foireux, c'est que pour les étoiles, la masse c'est vachement très important et ça décide de tout, plutôt que de retenir ma blague avec le nain noir.
Une étoile peut, avec plus ou moins la même masse, passer de quelques fois le rayon du soleil, à 1200 fois le rayon du soleil, puis terminer à 0,000014 fois le rayon du soleil (étoile à neutrons) où même si la masse n'a plus rien à voir, on est toujours au delà de la masse du soleil. Sur 18 km de diamètre à peu près.
Il est même théoriquement possible de terminer sa vie d'étoile avec 0 fois le rayon du soleil mais toujours une masse légèrement plus élevée que celle du soleil. Mais je pense qu'on va éviter de parler de trous noirs ou on est reparti pour 12 pages et autant de blagues de merde.
De toutes manières, ça ne peut pas arriver à notre soleil parce qu'il est rikiki par rapport aux vraies grandes étoiles. Mais c'est pas la taille qui compte, surtout que comme expliqué plus haut, ça lui permet de tenir plus longtemps, et tenir plus longtemps c'est toujours bon à prendre.
Mais VEZDe, le soleil ne perd-il pas de la masse avec le temps? Puisqu'il crache de l'énergie et que E=mC²?
Oui tout système qui perd de l'énergie perd aussi de la masse. Enfin c'est la même chose quoi. Par contre vous savez comment c'est un énorme chiffre la vitesse de la lumière au carré? C'est un énorme chiffre. Une toute petite quantité de masse égale une énorme quantité d'énergie. Ce qui fait qu'on constate "à peine" la perte de masse. J'imagine que ça n'est même pas mesurable. Une étoile perd nettement plus de masse quand elle commence à perdre des couches de vêtements.
En fait c'est simple, le soleil fait pour l'instant à peu près 330000 fois la masse de la terre. Alors que son rayon ne fait "que" 109 fois celui de la terre.
J'ai décidé de vous le représenter en ASCII art ci-dessous où une fois le caractère O égale la masse de la terre. Le second carré représente la masse du soleil qui est dessinée (faut le dire vite) en cliquant sur le bouton.
Conclusion
Toi aussi tu penses que cet article n'était vraiment pas nécessaire? Oui ben c'est mon blog okay. Si tu trouves un autre endroit avec des infos sur le micropéni chez l'enfant tu me le dis, mais je pense pas. Que tu me le diras.
Commentaires
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