27 Janvier 2009

FAQ - Le milieu spatial

Pourquoi les gouttes d'eau sont-elles rondes en impesanteur ?Est-il vrai que la gravité a des influences sur la taille de l'être humain ? Si oui, comment ? Peut-on parler indifféremment d’impesanteur, apesanteur ou micropesanteur ? Sauriez-vous me dire à partir de quelle altitude nous, terriens, nous ne sommes plus soumis à la pesanteur ? Est-ce la même que pour les satellites ? Quand le drapeau américain a flotté sur la Lune, ce dernier bougeait comme s'il y avait du vent. Est-ce possible ? Si oui, quelle est sa nature ?
Crédits : CNES, conception Bernard Nicolas
Crédits : CNES, conception Bernard Nicolas

Pourquoi les gouttes d'eau sont-elles rondes en impesanteur ?

En impesanteur, les gouttes d'eau ressemblent à des billes car elles ne reposent sur aucun support. Ce sont alors les forces de tension superficielle (inaperçues en temps normal, car trop faibles) qui s'imposent. Elles agissent comme une membrane élastique qui modèle le liquide et lui donne la plus faible surface possible : celle d'une sphère.
Mais sans aller dans l'espace, on peut aussi observer des gouttes qui, pour la même raison, sont rondes : à la base d'un compte-gouttes ou d'un robinet ou encore dans le creux d'une feuille qui a retenu la rosée. Dans ce cas, seules les plus petites gouttes (très légères) sont parfaitement rondes car les plus grosses (donc les plus lourdes) ont tendance à s'aplatir sous leur poids.

Est-il vrai que la gravité a des influences sur la taille de l'être humain ? Si oui, comment ?

La gravité a une influence sur la taille de l'être humain. Cela peut être observé au sol et lors de vols spatiaux. En position allongée au sol, la gravité ne s'exerce plus sur l'axe longitudinal du corps. Par conséquence, le poids ne comprime plus la colonne vertébrale. Le matin au lever, chacun de nous a en moyenne 1 à 2 centimètres de plus que le soir au coucher. De la même manière, lors d'expériences d'alitement prolongé simulant les effets de l'impesanteur, l'augmentation de la taille des volontaires est de l'ordre de 2 à 3 centimètres après plusieurs semaines d'alitement. Les spationautes, soumis à l'absence de pesanteur, constatent également une augmentation de leur taille, jusqu'à 3 à 6 centimètres. Cette augmentation ne va pas sans inconvénient et s'accompagne parfois de douleurs dorsales et lombaires durant les vols et les alitements prolongés. Ces douleurs touchent souvent les spationautes qui n'ont jamais souffert de mal de dos dans leur vie normale, "debout les pieds sur terre" !

Peut-on parler indifféremment d’impesanteur, apesanteur ou micropesanteur ?

Non. Si deux de ces termes sont synonymes, le troisième ne l’est pas ! En effet, parler d’impesanteur ou d’apesanteur, c’est la même chose car il s’agit de l’absence de pesanteur (les préfixes « a », « in » ou « im » sont privatifs). C’est d’ailleurs très clair en anglais : weightlessness, zero gravity, zero-g. Certes, les académiciens français préfèrent que l’on utilise le terme « impesanteur » qui ne présente aucune confusion phonétique avec le terme « pesanteur » lorsqu’il est précédé de l’article défini : « la pesanteur » et « l’apesanteur » ont des consonances identiques. Concernant la micropesanteur, c’est l’état d’un corps tel que l’ensemble des forces d’origine (gravitationnelle et inertielle) auxquelles il est soumis possède une résultante très faible par rapport à la pesanteur à la surface de la Terre. C’est en particulier le cas de tout corps dans un satellite artificiel gravitant autour de la Terre. En anglais, l’unique terme utilisé est microgravity qui traduit également le terme français « microgravité ». À ne pas confondre avec « micropesanteur », car la microgravité ne met en jeu que les forces d’origine gravitationnelle ! Dans ce cas, il est évident que la microgravité n’existe pas à l’altitude où circulent les satellites en orbite terrestre... puisque la gravité diminue à partir du sol d’environ 3 % tous les 100 km.

Sauriez-vous me dire à partir de quelle altitude nous, terriens, nous ne sommes plus soumis à la pesanteur ? Est-ce la même que pour les satellites ?

En réalité, l'impesanteur n'est pas liée à l'altitude, pas plus qu'à la présence ou non d'une atmosphère. Elle est simplement le résultat d'une façon de se déplacer que l'on appelle la chute libre. Lorsqu'on laisse tomber un objet d'une falaise, lorsqu'on saute en l'air ou que l'on tape dans un ballon, la trajectoire décrite est dite de "chute libre". Ces objets se déplacent sous l'action seule du champ d'attraction de la Terre, sans propulsion, et en première approximation, sans frottement. Et de fait, ils ne ressentent plus leur poids. Ils sont en impesanteur. La trajectoire d'un satellite, ou même de la Lune, est une trajectoire de chute libre. Ils sont tous deux prisonniers du champ d'attraction terrestre mais ils restent sur leur orbite grâce à leur vitesse. On dit souvent qu'ils tombent... autour de la Terre. La vitesse est vraiment le paramètre clé. Une vitesse plus forte et leur trajectoire les éloigne, une vitesse plus faible et elle les rapproche... A 400 km d'altitude, où se trouve la Station spatiale internationale, la gravité terrestre représente encore 90% de celle qui est ressentie au sol.

Quand le drapeau américain a flotté sur la Lune, ce dernier bougeait comme s'il y avait du vent. Est-ce possible ? Si oui, quelle est sa nature ?

Effectivement il y a du vent sur la Lune ! Ce n'est pas une découverte fracassante, mais une question de terminologie. Ce vent est le vent solaire, un flot de particules qui s'échappe du Soleil en permanence. Au niveau de la Terre, il s'écoule à 400 km/s environ. Nous en sommes protégés par notre champ magnétique et notre atmosphère. Mais s'il frappe directement la surface lunaire (sans atmosphère ni champ magnétique), il n'a pas l'effet du vent, on ne le "ressent" pas. Aussi, lorsque les Américains eurent l'idée de déployer un drapeau, ils fixèrent celui-ci sur une baguette rigide afin qu'il ne retombe pas. Ce qui donne la fausse impression qu'il flotte au vent.

 

About: