Reflets de la Physique n°55 oct/nov/déc 2017
Reflets de la Physique n°55 oct/nov/déc 2017
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°55 de oct/nov/déc 2017

  • Périodicité : bimestriel

  • Editeur : Société Française de Physique

  • Format : (210 x 297) mm

  • Nombre de pages : 48

  • Taille du fichier PDF : 4,8 Mo

  • Dans ce numéro : une brève histoire du climat de la Terre.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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 » > planète où vivent 7 milliards d’hommes, dont une forte proportion sur les côtes. Bien sûr, il y a une hystérésis liée au changement d’albédo des surfaces enneigées qui conduit au fait que le taux de CO 2 pour sortir de la glaciation sera plus élevé que celui qui a permis d’y entrer. Néanmoins, nous avons maintenant dépassé les 400ppm (fig. 8c) et cette valeur est suffisante pour déstabiliser, à terme, le Groenland qui représente environ 6 m de niveau marin et l’Antarctique de l’Ouest qui en représente 3 à 5m. Il faut remonter très loin dans le temps pour savoir quand le taux de CO 2 atmosphérique a atteint 400ppm. En effet, grâce aux bulles piégées dans les carottes de glace de l’Antarctique, on a la certitude que depuis près d’un million d’années le taux de CO 2 n’a évolué que dans une petite fenêtre de 180 à 280ppm (fig. 7). Au-delà de ce million d’années, d’autres indicateurs de la teneur en CO 2 de l’atmosphère permettent de reconstruire des valeurs équivalentes à celles d’aujourd’hui pour la période du Pliocène moyen, entre il y a 3,3 et 3,0 millions d’années. Quel était alors le climat ? Il était plus chaud d’environ 2°C que l’actuel, mais le niveau marin lui, était d’environ 10 mètres plus élevé ; en effet, la calotte du Groenland était très réduite et celle de l’Antarctique de l’Ouest également. Dans l’augmentation du niveau des mers, la contribution des calottes glaciaires va devenir le premier acteur devant la dilatation thermique et l’apport des glaciers continentaux. Le dernier rapport du GIEC montre que d’ici la fin du 21 e siècle la remontée du niveau marin, simulée par les modèles, peut augmenter de 30 à 90 cm ; mais il existe beaucoup d’incertitudes dans ces calculs, nous ne sommes donc pas à l’abri de surprises. ❚ (a) Voir le travail récent très complet de Sébastien Dutreuil dans sa thèse, soutenue le 2 décembre 2016 à l’Université de Paris 1 Panthéon-Sorbonne. (b) Les cratons sont des parties stables de la lithosphère continentale, vieilles de plus de 2 Ga, parvenues à une rigidité telle qu’elles n’ont pu, au cours de l’histoire de la Terre, ni être fragmentées ou déformées, ni subir de mouvement orogénique d’importance. (c) Les archées sont des micro-organismes unicellulaires de la famille des procaryotes (organismes vivants ne comportant pas de noyau et presque jamais de membrane). (d) Les titilles sont des roches sédimentaires formées par compaction d’un dépôt fluvio-glaciaire ancien ou par l’accumulation de débris de roches, qui sont entrainées puis abandonnées par les glaciers. (e) L’explosion cambrienne, qui se situe il y a 540 Ma environ, correspond à l’apparition d’une très grande variété d’espèces végétales et animales, que l’on retrouve dans le registre fossile. 14 Reflets de la Physique n°55 I 2 o o o a b c Niveau des mers (m) Température (°C) CO 2 (ppm) Moyenne mondiale des anomalies de la temperature en surface, combinant les terres émergées et les océans 0,4 0 -0,4 -0,8 Moyenne mondiale du changement du niveau des mers 0,1 0 -0,1 -0,2 Moyenne mondiale des concentrations de gaz à effet de serre 380 340 300 1850 1900 Année 1950 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 CH 4 (ppb) 330 320 310 300 290 280 270 8. Changements climatiques observés depuis l’année 1850. En a et b, les différents ensembles de données sont représentés par des courbes de couleurs différentes. (a) Moyenne annuelle et mondiale des anomalies de la température de surface combinant les terres émergées et les océans par rapport à la moyenne établie pour la période 1986-2005. (b) Moyenne annuelle et mondiale de l’évolution du niveau des mers par rapport à la moyenne établie pour la période 1986-2005 pour l’ensemble de données le plus long. (c) Concentrations atmosphériques des gaz à effet de serre que sont le dioxyde de carbone (CO 2, vert), le méthane (CH 4, orange) et l’oxyde nitreux (N 2 O, rouge), déterminées à partir de l’analyse de carottes de glace (points) et obtenues par mesure directe dans l’atmosphère (courbes). (Source  : GIEC, Changements climatiques 2014, Rapport de synthèse, p.3). Références 1 J.E. Lovelock, La Terre est un être vivant. L’hypothèse Gaïa, Éditions du Rocher (1986). 2 J. Kasting, « Méthane et climat », Pour la Science, 323 (septembre 2004), p.30. 3 B. Levrard et J. Laskar, «Climate friction and the Earth’s obliquity», Geophys. J. Int. 154 (2003) 970-990. 4 Y. Donnadieu et al., «A ‘snowball Earth’climate triggered by continental break-up through changes in runoff», Nature 428 (2004) 303-306. 5 P.F. Hoffman et al., «Climate dynamics of Snowball Earth and Cryogenian geologygeobiology», Science Advances (2017). 6 W. Köppen et A. Wegener, Die Klimate der geologischen Vorzeit, Gebrüder Bornträger, Berlin (1924). Pour en savoir plus A. Knoll, Life on a Young Planet : The first Three Billion Years of Evolution on Earth, Princeton University Press (2003). J.C. Duplessy et G. Ramstein, Paléoclimatologie, tomes I et II, EDP Sciences (2013). G. Ramstein, Voyage à travers les climats de la Terre, Odile Jacob (2015). N 2 O (ppb) 7 J.C. Zachos et al., «Trends, rhythms, and aberrations in global climate 65 Ma to present», Science, 292 (2001) 686-693. 8 J.C. Zachos et al., «An early Cenozoic perspective on greenhouse warming and carbon-cycle dynamics», Nature 451 (2008) 279-283. 9 J.C. Duplessy et G. Ramstein, Paléoclimatologie, tome II, chap. 6, EDP Sciences (2013). 10 M. Milankovitch (Belgrade, 1941), Canon of insolation and the ice-age problem, traduit de l’allemand, Israel Program for Scientific Translations and published for the U.S. Department of Commerce and the National Science Foundation (1969). 11 V. Masson-Delmotte et A. Landais, « Explorer l’évolution du climat grâce aux glaces de l’Antarctique et du Groenland », Reflets de la physique 41 (2014) 12-17.
Une goutte d’eau dévale généralement un plan incliné à vitesse constante. Néanmoins, nous avons observé que deux allures successives peuvent exister lorsque la goutte dévale sur certains élastomères silicones. Ces matériaux, très utilisés dans l’industrie et la recherche, sont un outil essentiel en microfluidique par exemple. La plupart des élastomères silicones commerciaux sont constitués d’un réseau de chaînes de polymères réticulées, c’est-à-dire interconnectées, mais contiennent également une petite proportion de chaînes libres, non réticulées. Notre enquête pour comprendre l’origine de la dynamique étonnante d’une goutte sur un tel matériau va nous mener sur leurs traces. Les termes suivis d’un astérisque sont explicités dans le glossaire, p.17. Avancées de la recherche Une goutte, deux vitesses La dynamique surprenante d’une goutte d’eau sur un élastomère silicone Aurélie Hourlier-Fargette (aurelie.fargette@dalembert.upmc.fr) et Sébastien Neukirch Institut Jean Le Rond d’Alembert, UMR CNRS 7190, Université Pierre et Marie Curie, 4 place Jussieu, 75252 Paris Cedex 05 5 mm À l’interface entre ingénierie, physique, chimie et biologie, les matériaux mous, et en particulier les élastomères* silicones, sont couramment employés pour fabriquer des microsystèmes à l’aide de techniques de prototypage rapide. Le polydiméthylsiloxane* (PDMS) est en particulier très prisé en microfluidique pour la fabrication de microcanaux, dans lesquels des expériences de mécanique des fluides, de chimie ou de biologie sont réalisées. Ce matériau possède de nombreuses qualités  : il est transparent, facile à mouler, perméable aux gaz, flexible 1. Chronophotographie d’une goutte d’un mélange eau-glycérol (colorée pour une meilleure visualisation) dévalant sur un plan incliné en élastomère silicone (polydiméthylsiloxane, PDMS). La taille de la goutte est de quelques millimètres et l’intervalle de temps entre deux images est égal à une seconde. On observe clairement deux régimes distincts, caractérisés par deux vitesses constantes, atteints successivement par la goutte. La deuxième vitesse est plus grande que la première. et peu onéreux. En revanche, certains de ses défauts ont déjà été mentionnés dans la littérature scientifique, comme l’absorption de solvants dans le matériau ou la fuite de molécules issues du PDMS dans le liquide s’écoulant dans les microcanaux [1], affectant les liquides ou les cellules présents dans ces canaux. C’est à l’interaction entre ces élastomères silicones et les liquides que nous nous intéressons ici. Pour ce faire, nous observons le comportement d’une goutte d’eau sur un plan incliné en PDMS. » > Reflets de la Physique n°55 15



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