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La lumière du Soleil est bien plus vieille que vous l'imaginez - Sten Odenwald

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    Vous savez peut-être qu'il faut à peine
    8 minutes à la lumière
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    pour nous parvenir
    depuis la surface du Soleil.
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    Mais combien pensez-vous qu'il faut
    à la lumière
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    pour voyager depuis le centre du Soleil
    jusqu’à sa surface ?
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    Quelques secondes...
    un minute tout au plus ?
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    Aussi étrange que ça puisse paraitre,
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    la réponse est :
    plusieurs milliers d'années .
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    Voilà pourquoi :
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    Les photons sont produits
    par des réactions nucléaires
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    au cœur de notre Soleil.
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    Tandis que les photons
    jaillissent du noyau,
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    ils interagissent avec la matière
    et perdent de l'énergie,
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    devenant une forme de lumière
    de longueur d'onde plus grande.
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    Ils commencent comme rayons gamma
    dans le noyau
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    mais finissent comme rayons X, ultraviolet
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    ou lumière visible
    en approchant la surface.
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    Cependant, ce trajet
    n'est ni simple, ni direct.
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    Dès sa naissance, chaque photon se déplace
    à une vitesse de 300 000 km/s
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    jusqu'à ce qu'il entre en collision
    avec un proton
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    et soit dévié dans une autre direction,
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    agissant comme une balle ricochant
    à chaque particule qu'elle frappe.
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    La question de savoir jusqu'où va
    ce photon depuis le centre du Soleil
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    après chaque collision
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    est connue sous le nom de
    « problème de la marche aléatoire ».
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    La réponse est donnée
    par la formule suivante :
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    la distance est égale
    à la taille du pas
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    multiplié par la racine carrée
    du nombre de pas.
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    Ainsi, si vous commencez
    une marche aléatoire
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    avec une foulée d'un mètre
    à chaque seconde
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    il vous faudrait un million de pas
    et onze jours
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    rien que pour parcourir un kilomètre.
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    Alors combien de temps faut-il à un photon
    généré au centre du Soleil
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    pour vous atteindre ?
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    Nous connaissons la masse du Soleil
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    et on peut en déduire le nombre
    de protons qu'il contient.
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    Supposons un instant que tous les protons
    du Soleil sont uniformément répartis,
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    la distance moyenne entre eux
    est alors d'environ 1 x 10 ^ -10 mètres.
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    La marche aléatoire pour
    parcourir les 690 000 km
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    à partir du noyau à la surface solaire
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    nécessiterait 3.9 x 10^37 pas,
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    soit un trajet de 400 milliards d'années.
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    Hum, ça ne peut pas être juste.
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    Le Soleil n'est vieux que
    de 4,6 milliards d'années,
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    alors que s'est-il passé ? Deux choses:
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    Le Soleil n'a pas vraiment
    une densité uniforme
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    et les photons vont manquer
    pas mal de protons entre chaque collision.
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    En réalité, l'énergie d'un photon,
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    qui évolue au fil de son périple,
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    détermine la probabilité
    qu'il interagisse avec un proton.
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    Quant à la question de la densité,
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    nos modèles montrent que le Soleil
    a un noyau chaud,
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    où les réactions de fusion se produisent.
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    La zone de radiation entoure le noyau,
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    suivie par la zone de convection,
    qui s'étend jusqu'à la surface.
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    Le matériau du cœur
    est beaucoup plus dense que le plomb,
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    tandis que le plasma chaud
    près de la surface
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    est un million de fois moins dense,
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    avec un continuum de densité
    entre les deux.
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    Et voici la relation photons-énergie.
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    Pour un photon qui porte
    une petite quantité d'énergie,
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    un proton est en réalité énorme,
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    et il est beaucoup plus susceptible
    de faire ricocher le photon.
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    Et pour un photon de haute énergie,
    le contraire est vrai.
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    Les protons sont en réalité minuscules.
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    Les photons commencent
    à très haute énergie
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    comparé au moment
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    où ils sont finalement rayonnés
    depuis la surface du Soleil.
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    Maintenant, en utilisant un ordinateur
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    et un modèle sophistiqué
    de l'intérieur du Soleil
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    pour calculer l'équation
    de la marche aléatoire
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    avec ces quantités en évolution,
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    on obtient le nombre suivant :
    170 000 années.
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    De futures découvertes viendront
    peut-être affiner encore ce nombre,
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    mais pour l'instant,
    pour ce que nous en savons,
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    la lumière illumine vos yeux aujourd'hui
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    a passé 170 000 années à ricocher
    pour trouver son chemin
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    vers la surface du Soleil,
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    et huit petites minutes dans l'espace.
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    En d'autres termes, ce photon
    a commencé son voyage
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    il y a deux périodes glaciaires,
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    à peu près l'époque où les humains
    ont commencé à porter des vêtements.
Title:
La lumière du Soleil est bien plus vieille que vous l'imaginez - Sten Odenwald
Description:

Leçon complète: http://ed.ted.com/lessons/sunlight-is-way-older-than-you-think-sten-odenwald

Il faut 8 petites minutes à la lumière pour atteindre la Terre à partir de la surface du Soleil. Mais combien de temps faut-il à cette même lumière pour voyager depuis le noyau jusqu'à la surface du Soleil ? Curieusement , la réponse est plusieurs milliers d'années. Sten Odenwald explique pourquoi en illustrant le problème de la marche aléatoire.

Leçon par Sten Odenwald, animation par TOTEM Studio.
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English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed

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