Vous avez probablement entendu dire
que le dioxyde de carbone réchauffe la Terre,
mais comment ça marche ?
Est-ce que c'est comme le verre d'une serre
ou comme une couverture isolante ?
Eh bien, pas tout à fait.
La réponse comprend un peu
de mécanique quantique, mais ne vous inquiétez pas,
on va commencer par un arc-en-ciel.
Si on observe la lumière du soleil dissociée à travers un prisme,
on verra des espaces noirs là où il manque de la couleur.
Où est-elle passée ?
Avant d'atteindre nos yeux,
des gaz divers on absorbé
ces parties spécifiques du spectre.
Par exemple, le gaz d'oxygène a piqué une partie de la lumière rouge foncé,
et le sodium s'est emparé de deux bandes de jaune.
Pourquoi ces deux gaz ont-ils absorbé des couleurs spécifiques de lumière ?
C'est là que nous entrons dans le royaume quantique.
Tous les atomes et molécules ont un nombre donné
de niveaux d'énergie possibles pour leurs électrons.
Pour faire passer ces électrons de l'état plancher à un niveau supérieur,
une molécule a besoin de gagner une certaine quantité d'énergie.
Ni plus, ni moins.
Elle tire cette énergie de la lumière,
qui se présente en plus de niveaux d'énergie qu'on peut compter.
La lumière est composée de petites particules appelées photons
la quantité d'énergie dans chaque photon correspond à sa couleur.
La lumière rouge a une énergie plus faible et des longueurs d'ondes inférieures.
La lumière violette a une plus grande énergie et des longueurs d'ondes plus courtes
La lumière du soleil offre tous les photons de l'ac-en-ciel,
alors une molécule de gaz peut choisir
les photons qui transportent la quantité exacte d'énergie
nécessaire pour faire passer la molécule à son niveau d'énergie suivant.
Quand l'appariement est fait,
le photon disparait alors que la molécule gagne son énergie,
et nous avons un petit espace vide dans notre arc-en-ciel.
Si un photon transporte trop ou trop peu d'énergie,
la molécule n'a pas d'autre choix que de le laisser passer.
C'est pour ça que le verre est transparent.
Les atomes du verre ne s'apparient pas bien
avec aucun des niveaux d'énergie de la lumière visible,
donc les photons passent au travers.
Alors, quels photons le dioxyde de carbone préfère-t-il ?
Où se trouve la ligne noire de l'arc-en-ciel qui explique le réchauffement mondial ?
Eh bien, elle n'est pas là.
Le dioxyde de carbone n'absorbe pas directement la lumière du soleil.
Il absorbe la lumière d'un corps céleste entièrement différent.
Qui ne semble pas émettre du tout de lumière : la Terre.
Si vous vous demandiez pourquoi notre planète ne semble pas luire,
c'est parce que la Terre n'émet pas de lumière visible.
Elle émet une lumière infrarouge.
La lumière qu'on peutt voir, qui contient toutes les couleurs de l'arc-en-ciel,
n'est qu'une petit partie du grand spectre
de rayonnement électromagnétique,
qui comprend les ondes radio, les microondes,
les infrarouges, les ultraviolets, les rayons X et le rayons gamma.
Il semble étrange de penser que ces choses sont de la lumière,
mais il n'y a pas de différence fondamentale
entre la lumière visible et les autres rayonnements électromagnétiques.
C'est la même énergie, mais à un niveau plus élevé ou plus faible.
Il est un peu présomptueux de définir la lumière visible d'après nos limites.
Après tout, la lumière infrarouge est visible pour les serpents,
et la lumière ultraviolette est visible pour les oiseaux.
Si nos yeux étaient adaptés pour voir la lumière de 1900 megahertz,
un téléphone portable serait une lampe torche,
une antenne de téléphone cellulaire ressemblerait à une lanterne géante.
La Terre émet un rayonnement infrarouge
car tous objets ayant une température
au dessus du zéro absolu émet de la lumière.
Ce qu'on appelle le rayonnement thermique.
Plus un objet devient chaud,
plus la fréquence de la lumière qu'il émet est élevée.
Quand vous chauffez un morceau de fer,
il émettra de plus en plus de fréquences de lumière infrarouge,
à une température d'environ 450°C,
sa lumière atteindra le spectre visible.
D'abord, il aura l'air rougeoyant.
Avec encore plus de chaleur, il brillera d'une lumière blanche
avec toutes les fréquences de la lumière visible;
C'est comme ça que les ampoules classiques ont été conçues
et pourquoi elles sont un tel gaspillage.
95% de la lumière qu'elles émettent est invisible à nos yeux.
C'est un gaspillage de chaleur.
Le rayonnement infrarouge de la Terre s'échapperait vers l'espace
s'il n'y avait les molécules de gaz à effet de serre dans notre atmosphère.
Tout comme l'oxygène préfère les photons rouge foncé,
le dioxyde de carbone et d'autres gaz à effet de serre
s'apparient à des photons infrarouges.
Ils apportent la bonne quantité d'énergie pour faire passer les molécules de gaz
à leur plus haut niveau d'énergie.
Peu après qu'une molécule de dioxyde de carbone
ait absorbé un photon infrarouge,
elle retombera à son niveau d'énergie précédent,
et recrachera un photon dans une direction aléatoire.
Une partie de cette énergie reviendra
à la surface de la Terre, provoquant un réchauffement.
Plus il y a de dioxyde de carbone dans l'atmosphère,
plus il y aura de photons infrarouges
susceptibles de retomber sur la Terre et de changer notre climat.