L’énergie du Soleil

1. Club 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.

2. 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.

3. 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…

4. 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 10000 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.

5. 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…

6. Histoire de cailloux Imaginons un cailloux de 1 kg tombant sur la Terre à la vitesse de 40 km/s, soit 40000 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 Wpour 1 kg.

7. 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=(150000000/6378)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 40000 kg… Ce n’est pas ce qu’on observe sur Terre!

8. 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 : Soit pour le Soleil complet (R=Ro), compte tenu de l’expression de M(R) : A partir de ce travail W, on obtient une puissance en se donnant une durée de vie T pour le Soleil.

9. 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. 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...

10. 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 ?

11. Archibald vous remercie pour votre attention