L’opération IceBridge de la NASA étudie l’évolution des glaces aux deux pôles. Outre les mesures de forme, de taille et d’épaisseur qui permettent de suivre les effets du réchauffement climatique sur l’Arctique et l’Antarctique, les missions utilisant des avions rapportent des images d’une remarquable beauté. En ce début d’hiver gris, quelques images de blancheur sculptée par le vent et la mer…

Michel Alberganti

Six jours avant les élections présidentielles américaines du 6 novembre 2012, les sondages donnaient les deux candidats à égalité. Le jour même de l’élection, ils enregistraient un écart de 0,7% en faveur de Barak Obama sur Mitt Romney. Dans le monde entier, le suspense est alors à son comble. On craint une élection  très serrée, comme en 2004 entre Georges W Bush et John Kerry ou sujr le fil du rasoir, comme en 2000 entre Georges W. Bush et Al Gore.  Pourtant, ce même jour, un “vulgaire” blogueur américain, Nate Silver, 34 ans, donne Barak Obama vainqueur à 92%…

Sur son blog, FiveThirtyEight, il se paye même le luxe d’enregistrer 100% de bonnes prédictions concernant les résultats Etat par Etat, Floride comprise alors que le décompte final n’a été connu qu’aujourd’hui, 10 novembre. Nate Silver, lui, donnait 50,3% de chance de victoire à Barak Obama. Ce dernier l’a finalement emporté avec 50% des voix contre 49,1% à Mitt Romney. Dans tous les Etats, le blogueur a vu juste. Quant au nombre de votes électoraux obtenus par chaque candidat, il avait prédit 313 pour Barak Obama et 225 pour Mitt Romney pour un résultat réel de 332 contre 206. Comment Nate Silver peut-il renvoyer ainsi les analystes politiques et les spécialistes des sondages à la préhistoire ?

Le révérend Thomas Bayes

La solution ne doit rien à la magie. Comme le révèle Christian Robert, professeur au Centre de recherche en mathématiques de la décision de l’université Paris-Dauphine, dans l’émission Science Publique du 9 novembre 2012 que j’ai animée sur France Culture, Nate Silver utilise la démarche logique dénommée “inférence bayésienne“… La dernière technique issue des mathématiques de pointe en matière de probabilités ? Pas vraiment… Cette démarche est fondée sur le théorème de Bayes, que l’on doit du révérend Thomas Bayes et qui date de… 1763.

Nate Silver- Election Obama – Théorème de Bayes – Science Publique 9 novembre 2012 by Michel Alberganti

Il y a 249 ans…

L’histoire de Thomas Bayes (prononcer Beillesse) n’est guère banale. Né aux environ de 1702 à Londres, il devient pasteur de l’Eglise presbytérienne. Considéré comme un mathématicien britannique, il n’a pourtant publié que deux articles de son vivant. Et encore… Le premier concerne la bienveillance divine… Son fameux théorème est publié en 1763, soit deux ans après sa mort, par la vénérable Académie royale de Londres sous le titre: “Essai sur la manière de résoudre un problème dans la doctrine des risques“. C’est un ami de Thomas Bayes, Richard Price, qui adresse le texte de 20 pages à l’Académie royale le 10 novembre 1763, il y a exactement 249 ans. Un texte bourré de formules mathématiques qui ne peuvent qu’étonner sous la plume d’un pasteur. Certes, les bases des probabilités modernes ont été établies un siècle auparavant par Fermat et Pascal (1654). Mais c’est bien à Thomas Bayes que l’on attribue l’origine du développement des statistiques. De peu, car dès 1774, un Français, le célèbre Pierre-Simon Laplace réinvente le théorème de Bayes. Avait-il eu connaissance de la publication de ce dernier ? Il semble que personne, aujourd’hui, ne puisse trancher la question. Un temps, le théorème a été baptisé Bayes-Laplace mais il semble que les anglophones aient définitivement imposé Bayes tout court.

Il est remarquable qu’une formule aussi simple soit capable de donner des résultats aussi impressionnants, depuis aussi longtemps. Elle reste pourtant largement méconnue du grand public. Dans le cercle des mathématiciens, elle a donné lieu à des débats violents au point de marginaliser, pendant une bonne partie du 20ème siècle, les bayésiens. Cette approche serait pourtant à l’origine du craquage du code de la machine Enigma pendant la seconde guerre mondiale. Aujourd’hui, ses applications sont extrêmement diverses, comme le mentionne le dernier numéro de la revue Science et vie. Au point de se demander pourquoi elle n’est pas ouvertement exploitée par les instituts de sondage. La réponse est peut-être purement économique. Le maintien d’un suspense intense stimule la demande de nouveaux sondages. Avec Bayes, les jeux seraient sans doute fait plus vite. D’où un considérable manque à gagner. Gageons que la célébrité croissante de Nate Silver doit sérieusement inquiéter ces instituts…

Michel Alberganti

(Ré) écoutez l’émission Science Publique du 9 novembre que j’ai animée sur France Culture :

Mathématiques

09.11.2012 – Science publique
Une formule mathématique universelle existe-t-elle ? 57 minutes 

Vieux rêve dont se sont nourris les auteurs de contes pour enfants ou de livres et de films de science-fiction, La planète des singes en tête. Si les animaux pouvaient parler avec nous, la face de la société, si ce n’est celle du monde, en serait probablement changée. Même si le verbe ne suffit pas pour éradiquer la barbarie. Les hommes l’ont brillamment démontré. N’empêche… Nos relations avec des chevaux, les chiens les chats et autres rats de labo seraient sans doute différentes si ces animaux pouvaient s’exprimer par le langage. Or, jusqu’à présent, le rêve ne s’est guère réalisé qu’avec les perroquets… Avec un dialogue limité.

Bien sûr, c’est du coté du singe que l’on attend le plus d’aptitudes, anthropomorphisme oblige. Mais, malgré d’étonnantes démonstrations d’intelligence, nos frères simiens restent muets, comme le rapporte la primatologue Emmanuelle Grundmann dans un article publié par Science et Avenir en janvier 2012.

En août 2012, une autre publication, dans le revue Science sur les éléphants révélait leurs capacités à émettre des infrasons, inférieurs à 20 Hz, pour communiquer avec leurs congénères sur de longues distances. Le chercheur, Christian T. Herbst, et son équipe notaient alors que les mécanismes utilisés par les éléphants pour produire ces sons sont les mêmes que ceux dont disposent les hommes pour parler et chanter. Et puis, le 1e novembre, dans un article de la très sérieuse revue Current Biology, on apprenait qu’un éléphant d’Asie mâle nommé Koshik dispose d’un vocabulaire de 5 mots en Coréen: annyong (hello), anja (assis), aniya (non), nuo (allonger) et choah (bon). Les vidéos montrant Koshik imitant la voix humaine pour prononcer ces mots circulaient depuis quelques années sur Internet. Mais les chercheurs menés par Angela Stoeger-Horwath de l’université de Vienne (Autriche) viennent maintenant d’officialiser l’exploit. Une expertise indispensable tant la contrefaçon est aisée dans ce domaine… Voici comment s’exprime Koshik lorsqu’il imite son maître en prononçant, après lui, le mot “annyong” :

Le même son de meilleure qualité:

An elephant that speaks Korean by Michel Alberganti

Les scientifiques ont vérifié la prononciation de Koshik en faisant écouter 47 enregistrements à 16 Coréens de naissance. Ces derniers ne connaissaient pas les mots prononcés. Leur verdict a confirmé les dires des dresseurs de l’éléphant. Koshik a donc passé avec succès son examen de Coréen… sur 5 mots. Mais c’est un début et, surtout, cela suffit à démontrer les facultés de prononciations des éléphants. Une rareté chez les mammifères… à l’exception notable de certains cétacés comme NOC, un beluga qui s’est distingué avec une imitation assez sidérante de la voix de son dresseur.

Tout espoir n’est donc pas perdu. Certains mammifères disposent donc à la fois des capacités physiques nécessaires à la prononciation de mots du langage humain. Par ailleurs, ils sont dotés d’une intelligence indéniable. On ne peut donc plus dire qu’il ne leur manque que la parole. Mais il leur reste encore à acquérir le langage.

Michel Alberganti

Tandis que les astronomes et autres astrophysiciens s’interrogent sur le meilleur moyen de détourner un astéroïde menaçant la Terre, un diplômé du Massachusetts Institute of Technology (MIT) propose une stratégie originale. Nul besoin d’une bombe atomique enfouie par un Bruce Willis, ni de laser de l’espace ou de vaisseau tracteur. Pour Sung Wook Paek, qui travaille dans le département Aéronautique et Astronautique du MIT, de simples bombes de peinture suffiraient. De la peinture blanche… En effet, le chercheur explique que grâce à cette version spatiale du paintball, l’albédo de l’astéroïde serait doublée. Ainsi, l’énergie due à l’impact des bombes de peinture commencerait à dévier l’astéroïde. La pression des photons réfléchis par la surface blanche achèverait le travail !

On se demande pourquoi personne n’avait eu cette idée auparavant… Sans doute parce que ce n’est pas aussi simple. Néanmoins, Sung Wook Paek a reçu le prix du meilleur article technique lors de la compétition “Fais bouger un astéroïde 2012” organisée à Naples en octobre 2012. L’article du jeune chercheur utilise Apophis comme exemple. Cet astéroïde fait partie des géocroiseurs qui pourrait menacer la Terre. Ses prochains passage près de chez nous sont prévus pour 2029, et, surtout, en 2036, où il se rapprochera sensiblement. Avec une masse de 27 mégatonnes pour un diamètre de 270 mètres environ, nul doute que son impact sur Terre aurait des conséquences désastreuses.

5 tonnes de peinture

Sung Wook Paek a utilisé la période de rotation de l’astéroïde, environ 30 heures, pour le calcul du moment de lancement des boules de peinture. Celles-ci seraient envoyées en deux vagues afin d’atteindre les deux faces d’Apophis. Au contact, les boules explosent et déposent sur la surface une couche de peinture de 5 microns d’épaisseur. Cinq tonnes de peintures suffiraient pour couvrir la totalité de la surface d’Apophis. Les boules seraient lancées à partir d’un vaisseau spatial croisant à proximité.

20 ans de délais

D’après les calculs de Sung Wook Paek, il faudrait 20 années d’effets cumulés des rayons solaires sur sa surface blanche pour détourner Apophis de sa trajectoire. Une durée qui n’est pas incompatible avec la fréquence des passages de l’astéroïde près de la Terre. Bien que ce soit raté pour 2029. En revanche, il suffirait d’exécuter le plan de Sung Wook Paek en 2016 pour qu’Apophis soit dévié en 2036. Pour l’instant, toutefois, il semble que les probabilités d’impact soient très faibles pour cette date. Néanmoins, l’opération peinture blanche permettrait de mieux suivre l’évolution d’Apophis dans le système solaire et d’améliorer ainsi la précision du calcul de sa trajectoire.

Bientôt, peut-être, de nouveaux objets célestes seront visibles dans le ciel : les astéroïdes peints en blanc.

Michel Alberganti

A ce sujet, vous pouvez (ré) écouter l’émission Science Publique que j’ai animée le vendredi 26 octobre 2012 sur France Culture :

Espace

26.10.2012 – Science publique
Un astéroïde peut-il provoquer la fin du monde? 57 minutes 

Hier, 22 octobre 2012, l’Agence nationale de sécurité sanitaire (Anses) a organisé une conférence de presse afin de communiquer son avis sur l’étude du chercheur Gilles Eric Séralini au sujet de la toxicité du maïs transgénique Monsanto NK603 et de l’herbicide Roundup. Cette étude, publiée le 19 septembre 2012 dans la revue Food and Chemical Toxicology, a suscité un tel émoi  que le gouvernement a immédiatement saisi l’Anses pour qu’elle expertise le travail de Gilles-Eric Séralini. Nous en avons rendu compte hier.

De nombreuses questions, dans les commentaires des articles que nous avons écrit sur ce sujet, tournent autour du problème du nombre de rats utilisé pour l’expérience et de l’interprétation statistique des résultats de l’étude.
Justement, la rubrique Endoscope de Globule et Télescope était là pour glisser sa caméra dans la salle de la conférence de presse de l’Anses et y capter les informations intéressantes. Ainsi, voici les explications de Jean-Pierre Cravedi, directeur de recherche à l’INRA de Toulouse et de Marc Mortureux, directeur général de l’Anses :

G&T_22 octobre 2012_Conf de presse ANSES par VideoScopie

Endoscope : Extraits Conférence de presse ANSES… par VideoScopie

Michel Alberganti

Lors de l’émission du Club Science Publique que j’ai animée le vendredi 19 octobre 2012 sur France Culture, le prix Nobel de physique 2012, Serge Haroche a parlé de l’organisation de la recherche française, en préparation des Assises de l’enseignement supérieur et de la recherche qui se tiendront les 26 et 27 novembre 2012. A la lumière de son expérience, il se révèle assez sévère sur la structure actuelle du financement des laboratoires.

Voici, en vidéo, l’extrait de l’émission où Serge Haroche expose son sentiment sur ce sujet en réponse à une question d’Etienne Klein, physicien au CEA :

Club Science Publique : Prix Nobel de physique… par franceculture

Michel Alberganti

Le nouveau documentaire de Marie-Monique Robin, “Les moissons du futur” a été diffusé ce soir, 16 octobre 2012, par Arte. En 2008, la journaliste avait défrayé la chronique avec son film précédent, “Le monde selon Monsanto“, enquête à charge mais remarquablement documentée sur la multinationale des semences, en particulier OGM, et des pesticides comme le Roundup. On s’attendait donc à une nouvelle bombe. Ce fut plutôt un pschitt… Pourquoi une telle déception ? Pourquoi Marie-Monique Robin s’est-elle enlisée dans un sujet qu’elle maîtrise pourtant fort bien, dont l’enjeu est planétaire et qui est d’une actualité brûlante avec l’affaire de l’étude Séralini ?

Les rendements de l’agroécologie

Il semble que la journaliste soit désormais victime d’une proximité avec son sujet telle qu’elle en oublie la mise en perspective. Avec ce nouveau documentaire, elle veut répondre à une critique, adressée sur le plateau de Mots Croisés, l’émission d’Yves Calvi sur France 2, début 2011. L’agriculture dite biologique, ou plutôt l’agroécologie, ne serait pas en mesure de nourrir la planète, selon le ministre de l’agriculture de l’époque, Bruno Le Maire, grand spécialiste du travail de la terre, et  Jean-René Buisson, président de l’association nationale de l’industrie agroalimentaire, digne représentant… de l’industrie. Tous deux affirment alors que les pesticides sont incontournables. Le sang de Marie-Monique ne fait qu’un tour. Et la voilà partie, avec cameraman et preneur de son, pour un nouveau… tour du monde. Amérique du Sud, Afrique, Etats-Unis, Allemagne, Japon… Elle rencontre des fermiers qui nous démontrent, grâce à leurs années d’expérience, que l’agroécologie permet d’obtenir des rendements souvent égaux à ceux de l’agriculture issue de la révolution verte, celle qui utilise massivement engrais chimiques et pesticides pour faire pousser des plantes hybrides ou transgéniques.

Canards laboureurs

Tout ces portraits et ces témoignages sont convaincants et enthousiasmants. Un peu longs aussi, et redondants. Plus de 90 minutes de documentaire, même sur Arte, c’est assez éprouvant. Mais il s’agit d’une véritable découverte pour un citadin. On apprend comment la culture simultanée de plusieurs plantes peut résoudre les problèmes d’herbes nuisibles et de ravageurs. Comment le maïs peut servir de tuteur à des haricots. Comment on enrichit le sol en azote en enfouissant des branchages au pied des plans cultivés. Comment on peut semer sans labourer. Comment un paysan japonais peut vivre en totale autonomie, énergie comprise (d’où vient l’électricité ?), et nourrir directement une trentaine de familles. Comment des Allemands se sont convertis au bio. Comment un Américain regrette d’utiliser des pesticides au milieu de son champ de maïs tout sec (en fait simplement mûr, sans doute), alors que celui des paysans bio est tout vert. Comment les canards labourent un champ de riz avant le repiquage…

L’Eden recréé par l’homme

L’émerveillement est total. Marie-Monique Robin nous décrit cet Eden retrouvé où l’homme et la nature sont en parfaite symbiose. Mieux encore, car désormais l’homme comprend la nature et il est capable de recréer cette harmonie massacrée par les tracteurs, les hélicoptères d’épandage et les moissonneuses-batteuses monstrueuses. Sérieusement, le documentaire rend perceptible la magie de l’équilibre écologique. Le témoignage final d’un Français (le seul ?), l’agronome Marc Dufumier (sic) achève de convaincre que tout cela est vraiment possible. Que la planète peut se nourrir sans Monsanto. Le débat qui suit ne parvient pas à briser le rêve. L’animatrice, Emilie Aubry, a beau poser la question banco :“Mais est-ce généralisable ?”, on reste sous le charme du “push-pull” et des canards laboureurs. D’autant que le contradicteur du plateau, Willi Kampmann, directeur du Bureau de Bruxelles du Deutscher Bauernverband (?) ressemble un peu trop à un VRP de l’industrie agroalimentaire.

Quelque chose ne va pas…

Et puis… Une fois le petit écran éteint, le rêve se dissipe assez rapidement. Qu’a-t-on vu ? Des agriculteurs exploitant des fermes de quelques hectares utilisant des méthodes à la fois très ingénieuses sur le plan agronomique et très rudimentaires, voire archaïques. Tout se fait à la main, ou presque. On voit des bœufs de labour… Une ferme nourrit quelques dizaines de familles…  Le paysan japonais a beau calculer qu’il existe assez de surface cultivable dans son pays pour nourrir la population nippone, quelque chose ne va pas… Même si les rendements de l’agroécologie peuvent  rivaliser avec ceux de l’agriculture intensive…

Combien de paysans agroécologiques ?

Ce qui ne va pas, c’est que le problème n’est pas de convertir les paysans actuels à l’agroécologie. Le problème, c’est de multiplier leur nombre par cent ou mille pour recréer des fermes de quelques hectares dont les champs ressemblent à de grands jardins. Bien sûr, il y a l’exemple de l’agriculteur allemand, converti dans les années 1970. Mais le documentaire de Marie-Monique Robin ne répond pas à la question essentielle de l’organisation humaine de la nouvelle agriculture qu’elle prône. Combien d’agriculteurs bio faut-il en France. Avec quelle taille d’exploitation pour éviter le recours aux machines polluantes ? Connait-on les solutions agroécologiques adaptées aux écosystèmes français ? Si le documentaire apporte une contestation passionnante sur l’argument du rendement, il nous laisse sur notre faim quant à la mise en oeuvre de l’Eden agricole. Pour Marie-Monique Robin, cela passe par une décision politique. Cela paraît bien court. Concrètement, comment la France, par exemple, peut-elle se convertir à l’agroécologie ? Le sujet du prochain documentaire de Marie-Monique Robin ? D’ici là, la France aura peut-être créé un institut national de la recherche agronomique qui pourra lui donner son avis sur la question…

Michel Alberganti

Le 14 octobre 2012, Felix Baumgartner est devenu le premier homme à monter à près de 40 000 mètres d’altitude et à sauter pour revenir sur Terre après une chute libre suivie par une descente en parachute. Derrière l’exploit sportif, que nous avons relaté en détail, on trouve une jolie leçon de physique. En effet, l’expérience de Felix Baumgartner illustre de façon spectaculaire plusieurs phénomènes auxquels nous sommes soumis sans en avoir conscience: la gravité, la pression atmosphérique, la température de l’air au dessus de nos têtes ou la vitesse du son. En revanche, pour ce qui concerne le passage du mur du son avec une simple combinaison, le parachutisme autrichien est aujourd’hui le seul être humain à l’avoir expérimenté. Lorsqu’il se trouvait à 39 km d’altitude, quelles étaient les forces auxquelles il était soumis ? Comment ces forces ont évolué au cours de son saut ? Autant d’exercices de physique dont les professeurs vont maintenant pouvoir s’emparer. Leurs élèves, eux, devront se projeter vers le ciel, armés de quelques formules.

1°/ La gravité et le poids

La gravité est l’un des phénomènes les plus mystérieux de notre univers. Elle se traduit par une attraction exercée par une masse sur une autre. La Terre sur chacun de nous, par exemple. Mais aussi la Terre sur la Lune, le Soleil sur la Terre… Une attraction dont on cherche encore à préciser le support physique. Pour l’expliquer, Albert Einstein a dû imaginer une déformation de l’espace-temps… C’est dire ! Ce qui est certain, c’est qu’une force s’exerce sur une masse lorsqu’elle se trouve au voisinage d’une autre. Plus la masse d’un objet est importante, plus l’attraction qu’elle exerce sur une autre masse est grande. C’est pour cette raison que les verres tombent par terre et non l’inverse… Mais aussi que la gravité sur la Lune, est très inférieure à celle qui règne sur Terre. Là bas, elle n’atteint que 1,6 m/s2, soit 16,7% de celle qui règne sur Terre. Par ailleurs, plus les verres tombent de haut, plus ils ont le temps d’accélérer et plus leur vitesse au moment de l’impact est grande. Et plus ils risquent de se casser. C’est pour cette raison qu’il vaut mieux tomber du premier étage d’un immeuble que du 6e.

Cette accélération d’une masse attirée par une autre, c’est justement cela, la gravité. Elle se mesure comme une accélération. A la surface de la Terre, cette accélération est égale à 9,81 m/s2, le fameux “g” que nous avons tous découvert à l’école. Appliquée à une masse, cette accélération lui donne… un poids.  Grâce à Newton et à sa pomme légendaire, nous savons que le poids est égal au produit de la masse par l’accélération due à la pesanteur, via la célèbre formule : P = mg. Dès que l’on quitte le plancher des vaches, les choses se compliquent.

C’est ainsi que nous retrouvons Felix Baumgartner, debout sur la petite marche accrochée à sa capsule. A 39 km de la surface de la Terre échappe-t-il à l’attraction terrestre, à la gravité ? Si c’était le cas, et s’il se trouvait vraiment dans l’espace, il ne serait simplement… pas tombé. Difficile, dans ce cas, de franchir le mur du son. En fait, il était encore beaucoup trop près de la Terre pour atteindre l’apesanteur que connaissent les locataires de la Station spatiale internationale qui croise à quelque 400 km d’altitude et qui équilibre la gravitation grâce à la force centrifuge engendrée par sa rotation autour de la Terre (*). Dix fois plus haut que Felix. Pour ce dernier, la perte de gravité est restée très limitée à environ 1,2%. S’il pèse 80 kg à la surface de la Terre, il en pesait encore environ 79 au bord de sa nacelle, juste avant de sauter.

2°/ La pression atmosphérique et la température

Si Felix Baumgartner est tombé au lieu de flotter, c’est donc à cause de la gravité. Mais pourquoi était revêtu de cette combinaison sous pression qui rendait ses gestes si difficiles. En raison de la différence de pression atmosphérique, bien entendu…

A la surface de la Terre, en plus de la gravité, nous subissons la pression exercée par l’atmosphère. Soit une épaisseur d’environ 100 km d’air au dessus de nos têtes… Cette pression diminue lorsque l’on s’éloigne de la Terre. Dans ce cas, l’impact de l’altitude du saut de Felix est loin d’être négligeable. Lors de sa montée, il a franchi environ 40% de l’épaisseur de l’atmosphère. Pourtant, la différence de pression extérieure était nettement inférieure à ces -40%. En effet, la densité de l’air n’est pas régulière lorsque l’on s’élève. Ainsi, elle n’atteignait plus qu’environ 1% de la densité sur Terre à 39 km d’altitude. Dès 5500 mètres d’altitude, la pression atmosphérique a déjà perdu 50% de sa valeur au niveau de la mer. Il n’en reste que 10% à 16 km d’altitude. Et la pression extérieure, elle aussi, était 100 fois plus faible que sur Terre lorsque Félix a ouvert l’écoutille de sa nacelle. Sans sa combinaison pressurisée, son corps se serait dilaté, presque comme on le voit au cinéma lorsqu’un astronaute perd cette protection dans l’espace.

Gravité similaire, densité de l’air et pression atmosphérique divisées par 100. Et la température ? On imagine un froid plus que polaire, spatial ! Grosse erreur. En fait, la température varie très fortement, dans les deux sens, lorsque l’on s’élève. Nous assimilons altitude et refroidissement parce que notre expérience est limitée aux plus hauts sommets des montagnes terriennes. Quelques milliers de mètres seulement. Dans cette zone, et jusqu’à environ 10 km (l’altitude des avions de ligne), la température baisse en effet régulièrement pour atteindre quelque -60°C. Elle se maintient ainsi jusqu’à 20 km et ensuite, elle commence à remonter. Aux environs de 45 km, elle est pratiquement revenue à 0°C et elle recommence à baisser à nouveau à partir de 50 km pour descendre jusqu’à -100°C à 80 km avant de remonter à partir de 90 km. A l’extérieur de l’atmosphère, au delà de 100 km d’altitude, la température devient très élevée (300 à 1600°C). Mais l’absence de molécules d’air, dans le vide, empêche cette chaleur se transmettre et de brûler les astronautes. Néanmoins, leur combinaison blanche reflète les rayons du soleil le plus possible. La température élevée à la sortie de l’atmosphère démontre la protection que cette dernière apporte à la Terre.

Revenons à Felix qui, lui, n’est pas allé jusqu’à l’espace. Il se trouve, en revanche, dans une situation idéale pour réaliser son exploit. Forte gravité et faible densité d’air. Sans ces conditions, il n’aurait jamais atteint la vitesse de 1342 km/h, ni franchi le mur du son.

3°/ La vitesse du son

Contrairement à la lumière qui est une onde électromagnétique, le son est une onde produite par la vibration mécanique du milieu dans lequel elle se propage. Pas de milieu, pas de son. Une règle que les réalisateurs de films se déroulant dans l’espace ont longtemps ignorée. Jusqu’à Stanley Kubrick et 2001, l’odyssée de l’espace. Si Felix avait eu un compagnon, et s’il avait pu se passer de sa combinaison, il n’aurait guère pu se faire entendre. Pas assez d’air à faire vibrer pour acheminer correctement le son de sa voix. En revanche, cette atmosphère raréfiée présente un avantage considérable pour la chute libre : elle ne freine pas, ou très peu, le corps de Felix. Au moins pendant les premières minutes de sa chute. C’est ainsi qu’il a pu accélérer jusqu’à dépasser la vitesse du son. Là où cela se complique, c’est que cette vitesse dépend… également de l’altitude. Plus précisément de la densité de l’air, de la pression et de la température. Comme nous l’avons déjà expliqué, à environ 30 km, la vitesse du son est de 1087 km/h, contre 1200 km/h au sol. En fait, Felix n’a pas fait de détail et battu la vitesse du son… même au niveau de la mer.

Avant son saut, la seule véritable question sans réponse concernait l’effet du passage du mur du son sur un homme sans autre protection qu’une combinaison. On a pu voir à quel point Felix était ballotté pendant la partie la plus rapide de sa chute. Les vibrations du passage du mur du son l’ont probablement déstabilisé. Il reconnaît lui-même qu’il a craint de perdre connaissance. Dès que l’air est devenu assez dense, sa chute s’est ralentie et il a pu reprendre le contrôle de son vol, en professionnel du parachutisme. Son arrivée au sol, sur ses deux jambes, a montré qu’il avait retrouvé tous ses moyens avant d’atterrir. Bel exploit. Et belle leçon de physique.

Michel Alberganti

Mise à jour : “et qui équilibre la gravitation grâce à la force centrifuge engendrée par sa rotation autour de la Terre” a été rajouté grâce à la remarque judicieuse de François Desvallées.

Felix Baumgartner a réussi son pari : franchir le mur du son en chute libre. Avec, pour seule protection, une combinaison d’astronaute. Il a même très largement dépassé son objectif en atteignant, selon Brian Utley, l’expert chargé de certifier la performance pour la Fédération Aéronautique Internationale. Il est en effet parvenu à la vitesse de 1342 km/h, alors que celle du son, à cette altitude, n’est “que” de 1087 km/h. Soit un dépassement de près de 25% de cette vitesse mythique qui faisait tant peur aux pilotes d’avion avant que Chuck Yeager ne la franchisse pour la première fois, le 14 octobre 1947.

65 ans après Chuck Yeager

Le 14 octobre ? C’est justement la date choisie par Félix Baumgartner pour tenter, une nouvelle fois, son exploit après plusieurs reports. Exactement 65 ans plus tard, il franchit, lui aussi, cette limite, mais grâce au seul poids de son corps et à l’attraction de la Terre.
La performance a duré 2 heures 21 pour la montée et à peine plus de 9 minutes pour la descente. La partie en chute libre, elle, n’a pas dépassé 4 minutes et 20 secondes, soit 16 secondes de moins que le record établi en 1960 par Joseph Kittinger, aujourd’hui ancien colonel de l’Air Force de 84 ans présent aux cotés de Felix Baumgartner pendant tout le projet et, bien entendu, lors de l’exploit auquel ont également assisté plus de 8 millions de personnes en direct sur Internet et certaines chaînes de télévision.

Trois records, un échec

L’autrichien de 43 ans, parachutiste professionnel, ancien militaire et spécialiste des sauts acrobatiques (tours, ponts, Christ de Rio de Janeiro…), a, finalement battu trois records du monde : le saut le plus haut (39 km d’altitude),  la plus longue chute libre (36,5 km) et, bien entendu, la vitesse la plus élevée atteinte par un homme sans l’aide d’une machine, 1342 km/h. Finalement, c’est sans doute à cause de sa vitesse que Felix Baumgartner a raté le quatrième record, celui de la durée de la chute libre.

300 personnes et des millions de dollars

Il reste que le parachutiste a atteint ses objectifs principaux. Après cinq ans d’attente. Son exploit a mobilisé une équipe de 300 personnes à Roswell, dont 70 ingénieurs, scientifiques et physiciens. Le tout financé par la marque de boisson Red Bull à coup de millions de dollars. Un ballon d’hélium coûte 200 000 dollars. La combinaison spéciale utilisée par Felix Baumgartner est revenue à 250 000 dollars. Le coût de la capsule n’est pas connu. L’ensemble était équipé de 15 appareils de capture d’images (vidéo et photo). Un documentaire produit par la BBC et National Geographic sera diffusé dans quelques semaines.

La nostalgie des astronautes

Le spectacle de Felix Baumgartner dans sa petite capsule nous a rappelé les images des années 1960, lorsque l’homme faisait ses premiers pas dans l’espace. Le minuscule vaisseau de Youri Gagarine. Les capsules Apollo… Jamais, les séjours des occupants de la Station spatiale internationale (ISS) n’ont engendré pareilles émotions. Les sondes spatiales et les robots martiens, quels que soient leurs exploits, ne provoqueront jamais, non plus, ce frisson particulier que l’on ressent lorsqu’un homme prend le risque de se lancer dans l’inconnu. Lorsqu’il saute dans le vide…

Tout le monde n’est pas Neil Armstrong

En ce 14 octobre 2012, Felix Baumgartner nous a offert un ersatz de cette émotion. Lorsqu’il a signalé, pouce levé, que tout était paré de son coté. Lorsqu’il a ouvert l’écoutille de sa nacelle et que sa cabine a été inondée de lumière. Lorsqu’il s’est péniblement levé de son siège pour, avec les gestes engourdis par sa combinaison compensant la très faible pression atmosphérique, faire les deux pas qui le séparaient de la petite marche au dessus du vide. 39 km de vide… Lorsqu’il se tenait là, agrippé à deux rampes, et qu’il tentait de dire, avec son fort accent allemand, quelques mots historiques… “Parfois, il faut monter vraiment haut pour savoir à quel point vous êtes petits”, a-t-il prononcé péniblement. Tout le monde n’est pas Neil Armstrong… Lorsqu’il s’est laissé tomber, enfin, et qu’il a aussitôt été comme aspiré par la Terre. Lorsqu’il s’est mis à tournoyer comme un corps abandonné, privé d’air pour planer. Lorsque l’on entendait son souffle pendant sa chute. Lorsqu’il s’est rétabli en atteignant les couches plus denses de l’atmosphère et a commencé une descente impeccable. Lorsque son parachute s’est ouvert et qu’il a atterri sur ses jambes, comme à l’entrainement. Une émotion, certes, mais pas vraiment de frisson.

Mur du son et combinaison

Il reste de Felix Baumgarnter a démontré l’absence d’impact du passage du mur du son sur un corps humain. Ce qui n’avait jamais été expérimenté. Avant son saut, on pouvait craindre des effets désagréables, voire graves, dus aux vibrations engendrées par le front d’ondes. Il semble que, sur la masse réduite d’un corps humain, cette barrière n’ait pas de conséquences néfastes. Il va de soi que la combinaison du parachutiste a joué un rôle essentiel de protection vis à vis des conditions extérieures, en particulier la faible pression atmosphérique, l’absence d’oxygène et la température très basse pendant la chute libre. C’est même la véritable justification scientifique de l’expérience. Grâce à Felix Baumgartner, l’équipement utilisé est validé pour une hauteur de chute de 39 km. Cela pourrait sauver la vie d’astronautes en perdition lors d’une rentrée en catastrophe dans l’atmosphère. Avant que leur vaisseau n’atteigne les couches les plus denses, ils pourraient être éjectés à cette altitude et retomber en parachute. Mais l’opération sera beaucoup plus délicate avec une capsule se déplaçant à grande vitesse qu’avec une nacelle de ballon presque immobile au moment du saut.

Michel Alberganti

Note: Le texte a été modifié en remplaçant “l’apesanteur” par “sa combinaison compensant la très faible pression atmosphérique extérieure” grâce aux commentaires de JeanBob et Jacques Ghémard.

Le dernier paragraphe a également été ajouté.

Étonnant résultat de l’étude réalisée par une doctorante canadienne, Marie-France Marin du Centre d’études sur le stress humain de l’Hôpital Louis-H. Lafontaine (CESH) de l’université de Montréal, et publiée dans la revue PLOS One, le 10 octobre 2012.  Lorsque l’on donne à lire de mauvaises nouvelles publiées dans la presse, la sensibilité au stress des femmes augmente alors que ce n’est pas le cas chez les hommes. Cette découverte est d’autant plus intéressante qu’elle ne révèle pas une différence de réaction immédiate des participants à cette lecture mais postérieure. Après avoir lu de mauvaises nouvelles, les femmes et elles-seules, seraient plus vulnérables à des situations stressantes. La leçon, Mesdames, est claire : évitez les rubriques “catastrophes” ou faits divers, qui sont en général des faits criminels, des journaux. L’étude ne dit pas si ce type de nouvelles diffusées à la télévision ont le même effet. Mais, à la lire, on peut penser que c’est le cas.

60 participants des deux sexes

Marie-France Marin et son équipe sont partis du constat que nous sommes de plus en plus bombardés par les mauvaises nouvelles transmises par les médias de masse. Mais mesurer l’impact sur le cerveau de ce matraquage négatif n’est pas simple, comme le démontre le protocole assez complexe de l’étude.

Les chercheurs ont rassemblé 60 participants divisés en 4 groupes qui ont tous lu des résumés de nouvelles récentes publiées dans la presse. Un groupe de femmes et un groupe d’hommes ont lu des informations neutres (ouverture d’un nouveau jardin public, première d’un film…). Un autre groupe d’hommes et un autre groupe de femmes ont lu des nouvelles négatives (accidents, meurtres…). A chaque étape de l’expérience, les chercheurs ont prélevé des échantillons de salive sur les participants. “Quand notre cerveau est confronté à une situation qui provoque de la peur, notre corps produit des hormones du stress qui pénètrent dans le cerveau et peuvent agir sur la mémorisation des événements effrayants ou stressant”, explique Sonia Lupien, directrice du CESH et professeur au département de psychiatrie de l’université de Montréal. “Cela nous a conduit à penser que la lecture de nouvelles négatives peut stimuler une réaction de stress”. C’est le taux de l’une des hormones du stress, le cortisol, qui est mesuré sur les prélèvements de salive des participants.

Une plus grande sensibilité au stress

Après la lecture, l’exercice mental. Les participants ont dû effectuer différents tests mettant en jeu la mémoire et le calcul afin de mesurer et de comparer leurs réactions à des situations stressantes (les exercices sont réalisés devant une glace sans tain et commandés par la voix d’examinateurs invisibles). Nouveaux prélèvements de salive. Le lendemain de cette expérience, les participants ont tous été rappelés par téléphone afin qu’ils parlent des nouvelles négatives dont ils avaient gardé le souvenir. En dépouillant les résultats, les chercheurs ont eu une surprise. “Alors que la lecture des nouvelles négatives seule n’avait pas eu d’impact sur le niveau de stress, elle avait rendu les femmes plus réactives en affectant leurs réponses psychologiques à des situations stressantes ultérieures”, note Marie-France Marin.

Pas d’effet sur les hommes

En effet, le niveau de cortisol n’a pas augmenté après la lecture mais il s’est retrouvé nettement plus élevé chez les femmes ayant lu les mauvaises nouvelles après la partie stressante (exercices mentaux) du test. En revanche, cet effet n’était pas présent chez les femmes ayant lu des nouvelles neutres. “De plus, les femmes ont mémorisé plus de détails sur les mauvaises nouvelles”, indique Marie-France Marin. “Il est intéressant de noter que nous n’avons pas observé ce phénomène chez les hommes”. Intéressant, en effet, et intriguant. Les chercheurs n’ont pu percer le mystère. D’autres études seront nécessaires pour l’élucider. Néanmoins, ils ont émis certaines hypothèses.

Un héritage de l’évolution ?

L’une des plus intéressantes concerne l’évolution. Les femmes sont, depuis toujours, particulièrement attentives à la protection de leurs enfants. Le souci de leur survie aurait ainsi affecté l’évolution du système gérant le stress dans leur cerveau. Elles seraient ainsi devenues plus empathiques. La lecture de mauvaises nouvelles déclencherait alors une mise en éveil de la réaction de stress. Comme si le danger, révélé par le journal, pouvait les affecter directement, elles et leur progéniture. Ainsi, dans une situation stressante réelle postérieure à la lecture, leur réaction est plus forte en raison d’une sensibilité exacerbée par l’impact des mauvaises nouvelles.

Il reste à affiner cette analyse en incluant des variantes dans l’échantillon des participants. “D’autres études permettront de comprendre comment le sexe, les différences de génération et d’autres facteurs socio-culturels peuvent affecter la perception, par les participants, de l’information négative dans laquelle nous baignons en permanence”, conclue Marie-France Marin.

Michel Alberganti