Innehållsförteckning för HS No. 151 från Science & Vie Junior

Quoi de plus éblouissant qu’une étoile? Difficile de croire que l’Univers ait pu concocter une source lumineuse plus forte que notre Soleil et ses cousines, qui semblent constitués de pure lumière. Pourtant, une enquête scientifique qui a duré plus de trente ans a dévoilé l’existence d’objets démentiellement brillants, ramenant les étoiles au rang d’ampoules miniatures : les quasars (prononcez « kouazar »). Un amas d’énigmes… à éclaircir! Jusqu’en 1962, on ignorait jusqu’à leur existence. Un sacré paradoxe pour les objets les plus lumineux de l’Univers, mais vous allez comprendre pourquoi. À l’époque, deux astrophysiciens de Cambridge, Cyril Hazard et John Bolton, observent le ciel pour compléter leur catalogue d’objets célestes qui émettent des ondes radio. Lorsqu’ils repèrent l’une de ces sources, dans la constellation de la Vierge, ils sont surpris…

BIOLUMINESCENCE Que la lumière soit! Dans la nature, des milliers d’espèces sont capables de briller de leur propre volonté. On serait pourtant bien en peine d’en donner des exemples, sortis des lucioles et vers luisants. Et pour cause, sur la terre ferme, la bioluminescence est une propriété tellement rare que la poignée d’insectes, limaces, bactéries et champignons qui en sont capables représente moins de 1% de toutes les espèces. Mais si on plonge sous la surface des océans, les choses changent du tout au tout. Là, entre 75 % et 90 % des organismes s’illuminent de mille feux! Ces étranges lueurs ont longtemps alimenté l’imagination des marins : les Grecs anciens y voyaient, par exemple, un présage du dieu Poséidon. Ce n’est qu’en 1886 que le médecin français Raphaël Dubois…

1 Lorsqu’un rayon lumineux (a) – dit incident – arrive sur une vitre, une partie (b) la traverse (d’où la transparence) en changeant de direction à cause du phénomène de réfraction. L’autre partie est réfléchie (c). Dans le cas particulier dessiné ici, découvert par Brewster, où le rayon réfracté et celui réfléchi forment un angle de 90°, le rayon réfléchi devient polarisé. C’est une conséquence des lois de l’optique. Voici l’explication. 2 Décomposons mentalement la lumière naturelle en deux composantes polarisées. La première, appelée « s », vibre dans la même direction que le plan de la vitre : si l’on suit du doigt les oscillations, on fera un va-et-vient vertical. La deuxième, « p », oscille dans le plan horizontal. Dans les deux cas, les oscillations sont perpendiculaires au…

La membrane (1) des cellules nerveuses forme une barrière hermétique entre l’intérieur et l’extérieur des neurones. Les opsines (2) fixées dans cette membrane y constituent une porte qui reste fermée en l’absence de lumière et qui s’ouvre lorsqu’elles sont éclairées (3). Or, les charges électriques ne sont pas identiques de part et d’autre de la membrane. Lorsque le passage s’ouvre, les charges négatives (4) jaillissent hors de la cellule tandis que les positives (5) se précipitent à l’intérieur. La modification brutale de l’équilibre électrique active alors le neurone.…

Les ailes du papillon morpho n’ont pas de pigment. Leur bleu a une origine physique. La lumière rebondit sur ses ailes couvertes d’écailles micrométriques dont la structure permet de renvoyer uniquement les rayons lumineux bleus. Et c’est pareil pour les plumes de paons et la peau des grenouilles. Pour le ciel, les choses sont un peu différentes : les molécules de l’atmosphère absorbent la lumière puis la réémettent dans toutes les directions, et cette diffusion est très forte pour les rayons bleus. Dans le cas des océans, la lumière du Soleil est comme filtrée par les molécules d’eau. Celles-ci absorbent très vite le jaune et le rouge, si bien qu’après quelques mètres de profondeur, il ne subsiste que la lumière bleue! Dans chacun de ces cas, la couleur n’est donc…

Aujourd’hui, la quasi-totalité d’internet passe par quelques gros câbles de fibres optiques posés au fond des océans, et qui relient les continents. Super pour transmettre en un clin d’oeil votre dernier selfie à votre copain japonais… Mais aussi un gros talon d’Achille car on peut déconnecter tout un pays… en coupant un seul câble. Par exemple, en 2015, l’Algérie s’est retrouvée presque totalement privée d’internet pendant 5 jours, le câble reliant la ville d’Annaba à Marseille ayant été endommagé par l’ancre d’un bateau! Si ce genre d’accident peut faire sourire, il est pris très au sérieux par les États du monde entier : en cas de guerre, les câbles offriraient une cible facile pour semer la confusion chez l’ennemi.…

Le principe d’une molécule fluorescente est le même que lorsqu’on fait la monnaie d’un gros billet : un échange. La molécule commence par absorber un photon U.V. (a), qui transporte une énergie très supérieure à celle d’un photon de lumière visible. Elle devient excitée (b), et restitue ensuite cette énergie, mais au lieu d’émettre un seul photon U.V., elle crache une rafale de photons visibles (c).…

Expo L’ÉVOLUTION EN VOIE D’ILLUMINATION > Jardin des Plantes, Paris > https://www.jardindesplantesdeparis.fr > Jusqu’au 30 janvier 2022 > De 12 à 15 euros Ces animaux géants qui semblent sortis d’une autre époque ne sont pas une illusion d’optique mais des illuminations installées au Jardin des Plantes. C’est la troisième fois depuis 2018 que le lieu se trouve envahi, à la nuit tombée, d’immenses bestioles lumineuses. Après avoir mis en lumière les espèces en voie de disparition et le fond des océans, l’exposition met cette année l’évolution à l’honneur. Conçue par les chercheurs du Muséum national d’histoire naturelle, la visite présente une centaine de structures lumineuses (dont certaines atteignent 30 mètres de long!). Chacune rend hommage à des animaux ayant réellement existé et qui ont peuplé notre planète à un moment de…

RENARDS DE FEU Striant le ciel nocturne au-dessus de la ville norvégienne de Tromsø, cette aurore boréale charme les habitants plus qu’elle ne les effraie. Ces phénomènes atmosphériques sont monnaie courante dans les mythologies scandinaves. Le folklore finlandais, par exemple, y voit des étincelles jaillissant des queues des «renards de feu» qui se frottent aux montagnes. Mais ces illuminations ont une explication scientifique. Guidé vers les pôles par le champ magnétique terrestre, le vent solaire (des particules chargées éjectées à grande vitesse par le Soleil) percute les gaz de la haute atmosphère. La lumière produite par ces collisions est souvent de couleur verte mais les aurores peuvent se parer de rose ou de bleu selon l’altitude et les molécules rencontrées. CIEL MÉTALLIQUE Que ce soit au Nouvel An ou pour…

«Approchez, Mesdames et Messieurs ! braille un présentateur à moustaches. Les fabuleux spectacles du Grand Capharnaüm vont commencer. Venez découvrir l’Homme le plus faible du monde, incapable de soulever une épingle, la vie trépidante de l’Homme-Koala ou le génie du Cro-Magnon mathématicien. Et surtout, le Docteur Ondulos et Mister Corpustule, les deux grands Maîtres de la Lumière qui vous en dévoileront tous les secrets ! » Un sourire en coin, Hervé Ritas a reconnu ses proies. Sa spécialité? Chasseur de charlatans et autres fripouilles. À coup sûr, ces prétendus «Maîtres de la Lumière» vont user de tours de passe-passe pour tromper leurs spectateurs. Résolu à démasquer ces crapules, Hervé Ritas entre dans le premier chapiteau, celui du Dr Ondulos. L’éclairage se tamise, le silence se fait… et le rideau s’ouvre.…

De nombreuses galaxies (1) ont un trou noir hypermassif (2) en leur centre. Lorsque celui-ci attire la matière environnante, en émettant une lumière extrêmement intense, on l’appelle quasar. Près du trou noir, cette matière forme un disque d’accrétion (3) où les atomes d’hydrogène sont tellement surchauffés qu’ils ne tiennent plus ensemble : on y trouve une « soupe » de protons et d’électrons chauffée à des dizaines de milliards de degrés. Comme tout objet chauffé à l’extrême, ils émettent une lumière intense. Dans les environs du disque d’accrétion se trouvent des nuages de gaz (4) contenant de l’hydrogène, de l’hélium et d’autres éléments, reconnaissables aux différentes couleurs qu’ils émettent. Encore plus loin, tournoie un tore (sorte de donut géant) de poussières plus grosses (5), beaucoup plus froid, à quelques centaines…

Imaginez-vous, un dimanche de septembre, vous promenant à la campagne. Dans le paysage paré pour l’automne, une plante à feuillage dense attire votre attention. Vous aimez ses grandes fleurs jaune vif pailletées de rouge, ses baies luisantes et le vert tendre de ses feuilles. Mais vous êtes loin d’imaginer son pouvoir! Le végétal si inoffensif d’aspect possède un lourd secret. Associé à la lumière du Soleil, sournoisement, il se transforme en empoisonneur. Par quelle magie? Juste un peu de chimie et de physique. UNE FRIANDISE QUI COÛTECHER Bovins, chevaux, moutons, cochons… des dizaines d’espèces d’animaux et d’insectes, charmés par ses couleurs, s’en repaissent. Erreur funeste! Nombre de ces innocentes bêtes seront victimes d’un mécanisme de défense totalement insoupçonnable car complètement inactif avant ingestion de la plante. Le nom du petit…

Chez les animaux bioluminescents, une enzyme, la luciférase, se lie à une protéine, la luciférine (1), ce qui favorise l’oxydation de cette dernière au contact d’une molécule de dioxygène (2). Une fois oxydée, la luciférine entre dans un état dit «excité» (3), c’est-à-dire qu’elle possède un surplus d’énergie. Pour évacuer ce trop-plein, elle émet un photon (une particule de lumière) afin de revenir à son état initial (4). Si le principe de la bioluminescence reste toujours celui-ci, la réaction chimique réelle varie d’un couple luciférine-luciférase à l’autre et, avec elle, la couleur du photon émis. Lorsqu’elle est frappée par des rayons U.V. (1), la molécule fluorescente absorbe de l’énergie et entre dans un état excité. Une partie de cette énergie est perdue sous forme de chaleur et de vibrations (2).…

Ça vous dirait une petite piqûre dans l’oeil? Pas vraiment hein ? ! C’était pourtant ce qui attendait cet homme qui se rendait, on imagine en traînant les pieds, dans les locaux du centre hospitalier national d’ophtalmologie des Quinze-Vingts, à Paris. C’est ici que GenSight, une entreprise de biotechnologies spécialisée dans les maladies de l’oeil, teste un nouveau type de traitement. Le pauvre homme avait, depuis bien longtemps, perdu la vue à cause d’une maladie génétique incurable, la rétinite pigmentaire (voir ci-contre). Mais des biologistes venaient de lui promettre quelque chose d’incroyable : tenter de récupérer une partie de sa vision, grâce à cette injection dans le globe oculaire, mais aussi grâce à… la lumière. Alors, il passa l’épreuve de la piqûre. Et plusieurs mois après, lorsqu’il chaussa d’étranges lunettes…

Par-dessus ses lunettes, la professeure OtaQ regarde méchamment l’agent secret qui surgit du conduit de la cheminée. – Je ne vous attendais pas de sitôt, 006. Et je vous ai dit de passer par la porte d’entrée, vous n’êtes pas le Père Noël. – Allons, ne me fusillez pas du regard comme ça, Prof! J’ai une mission urgente ! L’espion époussette le reste de cendres de son costume. – Je dois infiltrer une base secrète demain soir. Il me faut tout ce que vous avez! La scientifique, l’air agacé, se lève et retire le livre « L’Espionnage pour les Nuls » de la bibliothèque derrière son bureau. Les étagères coulissent, dévoilant un passage secret. – Venez avec moi et surtout ne touchez à rien. Le duo arrive dans l’immense laboratoire…

En temps normal, tout objet, qu’il s’agisse d’un arbre ou du corps de l'agent secret 006, réfléchit la lumière vers l’observateur ennemi (1). Les rayons renvoyés correspondent à la couleur de l’objet. Lorsque 006 s’équipe d’une cape faite en métamatériaux (2), les rayons lumineux vont alors contourner cette dernière. Aucun rayon n’est plus renvoyé de 006 vers l’ennemi, qui voit alors uniquement l’arbre (3). La déviation de la lumière par un métamatériau dépend fortement de la longueur d’onde. Pour fonctionner en lumière blanche (comme celle du Soleil), il faut donc qu’il puisse dévier toutes les longueurs d’onde du visible.…

Si vous prenez le T.G.V. gare de Lyon à Paris, vous pourrez peut-être capter Internet grâce aux… luminaires du plafond ! Dans un des « Salons Grands Voyageurs » (le luxe !) la gare propose en effet, depuis juillet 2021, de tester cette technologie appelée Li-Fi. À ne pas confondre avec le Wi-Fi que vous utilisez déjà ! La différence ? Le Wi-Fi transmet les informations sous forme d’ondes radio, alors qu’avec le Li-Fi, ce sont des ondes lumineuses qui sont utilisées. Il serait ainsi possible d’atteindre un débit de téléchargement d’environ 100 mégabits par seconde soit l’équivalent d’un gros débit que vous pourriez avoir avec un smartphone en 4G. En fait, le principe du Li-Fi n’est pas très compliqué : «C’est une façon sophistiquée de coder du morse avec…

1 FAIRE DISPARAÎTRE ET RÉAPPARAÎTRE UNE PIÈCE DE MONNAIE! En traversant la surface séparant l’air et l’eau, les rayons lumineux sont déviés : c’est le phénomène de réfraction. Lorsque les rayons qui se propageaient dans l’eau émergent dans l’air, leur inclinaison change : au lieu de continuer tout droit, ils se rapprochent de la surface de l’eau. Pour voir une pièce de monnaie, il faut qu’au moins quelques rayons qui partent d’elle entrent dans notre champ visuel. Lorsque la tasse est vide, la pièce est invisible car on est placé de telle sorte que soit les rayons sont bloqués par les parois de la tasse, soit ils passent à côté de nos yeux. Lorsqu’on ajoute de l’eau à ras bord, certains rayons qui s’échappaient auparavant au-dessus de notre tête sont…

Prenons une boîte avec deux fentes. Si l’on ferme une des fentes (à droite (1) ou à gauche (2)), la lumière est projetée sur le fond, en une seule tache. Si les deux fentes sont ouvertes (3), une succession de bandes brillantes et sombres, appelées franges d’interférences, apparaît. En passant les fentes, la lumière a créé deux ondes jumelles qui « interfèrent » : les franges brillantes sont là où les bosses des deux ondes s’additionnent (4) et les franges sombres correspondent à la superposition d’une bosse et d’un creux (5).…

1 Dans l’ombre au fond des mers... C’était il y a fort longtemps, près de 3,8 milliards d’années avant que vous ne lisiez ces pages. En ces temps reculés, ni ogres affamés, ni princesses endormies ne peuplent la toute jeune planète Terre. Les continents sont déserts. On peut marcher des kilomètres sans croiser la moindre bestiole à deux, quatre, six, huit ou dix pattes. Pas un piaillement d’oiseau, pas un craquement de branche. Et pour cause : les arbres n’existent pas. Les feuilles et les fleurs non plus. Que de la caillasse à perte de vue. Le royaume Océan n’est guère plus riant : point de baleines ni de poissons, seul le vent agite la surface. Un monde sans vie? Pas tout à fait. Au fond des mers, de minuscules…

Des centaines de phototoxines différentes sont embusquées dans une quarantaine de végétaux. Ces substances, qui deviennent toxiques sous l’influence des rayons lumineux, agissent selon différents mécanismes. Elles peuvent s’installer directement sous la peau (schéma ci-contre, voie 1), et là, dans les zones les plus blanches – les plus sensibles aux rayons du Soleil –, elles seront activées par la lumière. C’est ainsi qu’agit le millepertuis, mais aussi d’autres plantes, comme le sarrasin. Les phototoxines peuvent aussi avoir une action indirecte (schéma ci-contre, voie 2) en s’installant dans le foie. À ce niveau, elles empêchent l’élimination par l’organisme d’un produit chimique, la phylloérythrine, qui, du coup, va s’accumuler sous la peau… et deviendra toxique sous l’action du Soleil. Ainsi agissent l’avoine, le radis, le trèfle……

Le bleu est partout autour de nous. La Terre doit son surnom de « Planète Bleue » aux océans qui couvrent plus de 70% de sa surface. Les pieds sur terre, il n’y a qu’à lever les yeux pour admirer le bleu du ciel. Du bleu, on en trouve aussi sur les ailes des papillons morpho, le plumage des paons, la peau des grenouilles dendrobates, etc. Et si l’on vous disait que tout cela n’est qu’illusion? Ainsi, les plumes du paon ne sont pas de couleur bleue, contrairement à celles du flamant rose qui, elles, sont bel et bien roses ! Comment fait-on la différence ? Dans le cas du flamant, la couleur du plumage a une origine chimique : elle est due à la présence d’un pigment , comme…

La peau d’un céphalopode possède trois couches de cellules responsables de la couleur de l’animal. Les chromatophores sont des sacs contenant des pigments jaunes, rouges ou marron. Le céphalopode peut les contracter (1) ou les dilater (2) à l’aide de petits muscles qui les entourent afin de les rendre plus ou moins visibles, et donc d’obtenir des motifs et des couleurs différentes. Les iridophores sont des empilements de lamelles composées de réflectines, des protéines qui réfléchissent la lumière. Le passage de la lumière entre les diverses couches provoque des interférences qui altèrent la couleur renvoyée (3). Enfin, les leucophores sont des cellules entourées de leucosomes : en forme de grains de riz, ces petits granules renvoient la lumière dans toutes les directions sans changer sa couleur (4).…

1 - Toutes les données d’une page web (texte, images, vidéos…) sont stockées sur d’énormes serveurs connectés en permanence à Internet. 2 - Pour rejoindre notre ordinateur, ces données sont converties en suite de « 0 » et de « 1 » avant d’emprunter des câbles réseaux (en général, des fibres optiques). 3 - Quand les données arrivent chez nous, elles sont récupérées par le routeur Li-Fi. Celui-ci commande le système d’éclairage. 4 - L’ampoule LED se met alors à clignoter plusieurs millions de fois par seconde : elle s’éteint sur un « 0 » et s’allume sur un « 1 ». 5 - Ces clignotements sont indétectables pour l’oeil mais pas pour le récepteur installé sur l’ordinateur placé sous l’ampoule. Ce dernier reconstitue les données et affiche la page…

Lorsqu’un cristal, composé d’atomes ou de molécules bien rangés, est soumis à un choc ou une déformation – comme un étirement (a) –, il s’y forme de microscopiques fractures. Les électrons qui liaient les éléments du cristal se retrouvent inégalement répartis de part et d’autre des fractures. Là où les charges accumulées autour d’une cassure sont trop nombreuses, il se produit la même chose que pendant un orage : les électrons chargés « – » se précipitent pour rejoindre la face chargée « + » et produisent un éclair (b). En général, seule une petite fraction de la lumière d’un éclair est visible, le reste est constitué de photons U.V., invisibles pour l’oeil.…

— Chaque microseconde d’absence de nos Intelligences Artificielles nous coûte environ neuf mille euros. Et nous met en danger… Anna hoche la tête, tous les sens en éveil. Derrière le bureau du cadre anonyme qui la reçoit, il y a une immense baie vitrée donnant sur le coeur de Londres. Elle distingue la silhouette du dôme de la cathédrale Saint-Paul, le long ruban gris de la Tamise, la masse de la Tate Modern. Puis l’aiguille vitrifiée du gratte-ciel Shard. Des nuages bas, épais, masquent la Lune, mais il a cessé de pleuvoir. Les lumières de la ville clignotent comme des constellations déréglées. Ce sont les seules étoiles visibles. — Je ne parle pas à l’oreille des I.A., affirme la jeune femme. La vieille plaisanterie s’est peu à peu transformée en…