Transcript L`énergie solaire

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Neptune-95
L’énergie du Soleil
Par : Archibald-Gérard Debionne
Février 1912
Archive des notes laissées à sa famille par Archibald avant son funeste voyage pour l’Amérique à bord du Titanic.
En guise de Prologue
Grace au merveilleux travail de nos savants effectués au cours des
70 dernières années, on sait maintenant calculer l’énergie du
Soleil, simplement en mesurant la chaleur qu’il rayonne sur notre
Terre.
Ce qui est plus difficile à comprendre c’est l’origine de cette
formidable quantité d’énergie... D’où vient-elle?
Heureusement, de nombreux savants travaillent sans relache et
bientôt, le monde et les cieux n’auront plus aucun mystère…
Je vais vous présenter ce soir les théories en lisse, rassemblée par
un grand astronome américain : Forest Ray Moulton.
Une Théorie sérieuse
Bien-sûr, de nos jour, on entend toutes sortes de bruits, toutes sortes
de découvertes, et certaines, sont bien peu sérieuses.
Ainsi, un jeune homme d’origine allemande a même prétendu que le
temps et l’espace serait un peu élastique au lieu d’être immuable et
bien d’autres choses étranges encore.
Vous l’aurez compris, pour avancer, il faut rester sérieux… C’est ce
que nous allons faire.
En puisant intelligemment dans la physique classique et l’astronomie,
on dispose de plusieurs explications sur l’origine l’énergie du Soleil.
Je vous propose de les examiner ce soir…
La chaleur du Soleil
Des savants ont mesuré que chaque centimètre carré de la Terre
reçois du Soleil, 2 calories à chaque minute. (1 cal=4.18 j)
Soit : 24.185 joules = 8.37 joules/cm²/minute
Pour 1m² et une seconde, il faut multiplié par 10 000 et diviser par 60.
On obtient ainsi 1395 watts.
Pour connaître le rayonnement du Soleil, il suffit de savoir combien il
y a de m² sur une sphère dont le rayon R est la distance Terre-Soleil.
Cette surface est S = 4R² = 2.81023 m².
On en déduit la puissance rayonnée: P=1395S=3.91026 W.
Un Soleil chauffé au charbon…
On a mesuré que 1 kg de charbon produit 3107 joules.
Négligeons dans un premier temps l’oxygène et le CO² produit et
imaginons le Soleil comme un bloc de charbon...
Pour produire 3.91026 W, il faut mettre dans la « chaudière »
1.31019 kg par seconde, soit 4.11026 kg par an.
Si à l’origine, les 21030 kg du Soleil sont en charbon, on aura tout
épuisé en bout de 4800 ans. En tenant compte de l’oxygène
nécessaire, cette durée est encore bien plus courte....
On en déduit que le Soleil ne marche pas au charbon…
Histoire de cailloux
Imaginons un cailloux de 1 kg tombant sur la Terre à la vitesse de 40
km/s, soit 40 000 m/s.
Son énergie cinétique ½ m.v² = 8108 W sera convertie en chaleur.
La vitesse de 40 km/s est une valeur moyenne qui tient compte de la
vitesse de la Terre et de la vitesse (11.2 km/s) qu’aurait une pierre
venant de l’infini et impactant une Terre immobile.
Pour le Soleil, il n’y a pas de vitesse orbitale, mais une pierre venant
de l’infini impacterait le Soleil à 619 km/s.
Son énergie cinétique serait de ½ m.v² = 1.91011 W pour 1 kg.
Histoire de cailloux
Il ne reste plus qu’a compter les cailloux tombant sur le Soleil…
Un spécialiste des météores, Hubert Anson Newton estime leur
nombre sur Terre à 8 millions par jour, soit environ une centaine par
seconde.
Pour le Soleil, il faut multiplier ce nombre par le ratio r entre la
surface d’une sphère de 150 millions km de rayon et la surface
frontale de la Terre. Soit r=(150 000 000/6378)² = 5.5108.
Le nombre approximatif d’impacts sur le Soleil est donc de l’ordre de
51010 par secondes.
L’énergie cinétique totale serait = 1022 W pour 1 kg.
Pour retrouver l’énergie produite, il faudrait que chaque caillou pèse
40 000 kg… Ce n’est pas ce qu’on observe sur Terre!
Théorie de la contraction de Helmoltz
Helmholtz (1856) considère une masse de « fluide » qui se
contracte, d’une taille C.R à la taille finale R. (C > 1, est un paramètre
ajustable)
Il calcule alors le travail dW des forces de gravitation sur une coquille
de fluide qui passe du rayon C.R au rayon R. La masse de cette
coquille est dM = 4R².dR..
Le Travail élémentaire due à la contraction est :
dW  G.
dM .M  C  1 


R
 C 
Soit pour le Soleil complet (R=Ro), compte tenu de l’expression de M(R) :
16 ²G. ²  C  1  5 3  C  1  M o2
W

 Ro  G.

15  C 
5  C  Ro
A partir de ce travail W, on obtient une puissance en se donnant
une durée de vie T pour le Soleil.
Théorie de la contraction de Helmoltz
La formule d’Helmoltz donne sa plus grande valeur, pour C infini,
donc pour une condensation qui aurait eu lieu depuis les confins
du système solaire.
3  C  1  M o2
W  G.

5  C  Ro
M o2
3
 G.
5
Ro
Avec les valeurs connues de Mo et Ro, on a W = 2.31041 j
Avec la puissance actuelle du Soleil, on tombe sur une durée de vie
de T = 5.9  1014 secondes ou 19 millions d’années.
Cette durée est compatible avec l’histoire, mais pas avec la
géologie...
Une question bien délicate
Vous le voyez, il y a beaucoup d’hypothèses, mais
aucune ne passe à travers les filets de la raison et des
mathématiques….
Récemment Marie Curie a découvert un nouveau
métal, le radium qui semble produire de l’énergie
spontanément.
Nos successeurs trouveront peut-être la solution en
empruntant cette voie ?
Qui sait ?
Archibald vous
remercie pour votre
attention