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man in front of the cosmos
Encore une fournée !
Cette fois, deux chiffres pour vous montrer à quel point la vitesse de la lumière est extraordinaire et un fait étonnant à propos de l’air que l’on respire.

Une nanoseconde dans la passé.

Si vous parlez à une personne situé à ~30cm de vous, alors vous la voyez telle qu’elle était il y a 1 nanoseconde : vous parlez en fait à son empreinte dans la passé. La lumière voyage à une vitesse finie, et pour parcourir les 30 cm entre vous et votre interlocuteur, elle met 1 nanoseconde.
Si l’on ajoute le temps que met notre cerveau a analyser l’image perçue par les yeux il faut ajouter environ 50 millisecondes, ce qui est cinq millions de fois plus long que le temps mis par la lumière pour vous atteindre.

65 millions d’années lumières.

Si vous êtes sur une planète située à 65 millions d’années lumières de la Terre et que vous regardez la Terre avec un télescope, alors vous verrez les dinosaures recevoir un astéroïde sur la tête.
À ces échelles le temps de déplacement de la lumière est plus visible : le temps que la lumière venue de la Terre arrive jusqu’à l’autre planète, ils se seront écoulées 65 millions d’années.
Notez cependant que 65 millions d’années lumières c’est loin. Très loin. C’est environ 650 fois le diamètre de la Voie Lactée.

Ce qui pour nous est loin dans l’espace est également loin dans le temps.

À propos de l’air que l’on respire.

Une inspiration normale d’un adulte au repos représente un volume d’environ un demi-litre d’air, soit une masse de 0,6 grammes. On peut calculer le nombre de molécules que cela représente et l’on trouve $1,3\times 10^{22}$ molécules.

La masse de l’atmosphère est estimée à 5 milliards de millions de tonnes. Là aussi, on peut calculer combien de molécules ça fait et l’on trouve $1,0\times 10^{44}$ molécules, soit un « 1 » avec quarante-quatre « 0 » derrière.
Cela représente également $0,8\times 10^{22}$ inspirations.

On constate alors que l’on inhale plus de molécules à chaque inspiration qu’il n’y a d’inspirations disponibles dans l’atmosphère. Cela signifie que n’importe quelle inspiration contient au moins une molécule issue d’une précédente inspiration, peu importe la personne.

L’atmosphère ne se mélange pas instantanément, mais il existe des courant d’air atmosphérique qui mélangent très bien toutes les masses d’air et il suffit de quelques mois seulement pour qu’un nuage de poussières, de polluants ou d’air propre se dilue dans toute l’atmosphère.

Considérant cela, on peut dire que quand vous inspirez de l’air, vous inspirez à chaque fois au moins une molécule que César a un jour expiré. Ou Gengis Kahn. Ou Toutankhamon. Ou Einstein. Ou n’importe qui ayant vécu sur Terre !

On peut appliquer la même chose pour l’eau que nous buvons : en plus de contenir des atomes datant de 3 minutes après le Big Bang, l’eau que nous buvons a déjà été bue par pratiquement tous nos ancêtres. Et aussi par votre chien et tous les animaux, et même les dinosaures et sans oublier les plantes (et leurs ancêtres).

(Épisode 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1.)

image de Iko

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seb a dit :

Encore un article passionnant.

La nanoseconde dans le passé me fait penser à une séance de sport au collège.
C'était assez simple. Il suffisait de courir en partant au signal du prof qui était sur la ligne d'arrivée, avec un chronomètre.
Première course, on doit partir quand il baisse le bras, deuxième course, on doit partir quand il le dit.
Je ne me souviens plus des écarts ou des distances mais j'avais trouvé ça pas mal comme test pour expliquer aux élèves que la lumière va plus vite que le son.

C'est marrant de ce dire que si une civilisation existe sur une planète à 65 millions d'années et qu'ils ont une technologie suffisamment avancée pour que leur télescope puisse voir aussi loin, ils nous voient comme des dinosaures. Littéralement. :)

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Rémi a dit :

Merci pour cet article très intéressant, Timo !

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Anthony a dit :

Pour le coup de la lumière, je le savais déjà, mais c'est toujours intéressant d'en (re)parler :) Tout comme le Soleil à 8 minutes-lumière de nous :p

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Alex a dit :

@Seb : Si le prof est à 100m (soit 0,3s pour le son) cela mettra en évidence plutôt la différence de temps entre l'analyse d'un son et l'analyse d'un mouvement par le cerveau. Par contre, s'il est à 4km (soit 11,8s pour le son), ça change tout  ;)

Je me suis toujours dis qu'on jour on arrivera à "voir" ce qu'il s'est passé il y a des millions d'années sur notre planète. Personne a placé un miroir en face de la Terre, à 32,5 millions d'années lumière ?, ou à 1008 années lumières ? Je suis sûr qu'il existe, mais on l'a pas encore trouvé  :)

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Podom a dit :

Merci pour l'article.

Cependant je ne suis pas convaincu pour ce qui est de la partie "air que l'on respire"
Je ne comprends pas en quoi parce qu'il y a moins d'inspirations disponibles que de molécules dans une inspiration, on aurait forcément inhalé au moins une molécule inhalée par César (selon l'exemple)...
(D'autant plus que les molécules contenues dans l'air ne sont pas en circuit fermé, elles sont sans cesse en partie renouvelées (Le CO2 entre dans le cycle du carbone, l'o2 dans la respiration et le N2 dans le cycle de l'azote, H2O dans le cycle de l'eau) et que chaque inspiration absorbe et modifie une partie des molécules. (02 assimilé das le sang, une partie du Carbone du C02 rejeté vient de molécule organique ingéré par le corps))

Il est peut-être probable qu'on ait inhalé/ingéré un atome organique (C, O ou N) ayant été inhalé/ingéré par quelqu'un d'autre (considérant un grand laps de temps) (et encore) mais une molécule je demande à voir le calcul...

Ou alors je rate un élément important dans la réflexion ? Merci pour l'éclaircissement !

A part ça, c'est toujours très intéressant, merci à toi

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Le Hollandais Volant a dit :

@Podom : Le raisonnement se fait en moyenne.

S’l y a 20 molécules d’air dans chaque inspiration et que tu as 200 molécules, alors tu peux faire au maximum 10 inspirations, avant de commencer à réutiliser les molécules déjà utilisées une fois. C’est mathématique et il ne peut en être autrement.

En pratique, vu que l’air se mélange constamment, ces 10 inspirations diminuent : on passe par exemple à 7 inspirations : les 3 autres n’étant plus « pures » et ayant été "poluées" par de l’air déjà respiré.

Si on considère que les molécules se mélangent parfaitement et instantanément, et que pour faire une respiration on prend 20 molécules d’air au hasard, alors les statistiques font que dès la seconde inspirations tu inhale au moins une molécule exhalée à la première respiration.

Ceci est faux à l’échèle d’une ville durant une semaine, mais à l’échelle de l’âge de l’humanité et sur toute une planète, ça devient de moins en moins faux à fur et à mesure que l’air se mélange et que le temps passe.
Si tu verses une goute d’encre dans un verre d’eau, au bout d’un moment, toute l’eau sera colorée, même sans touiller : le mouvement brownien et la convection finiront par tout mélanger.


D'autant plus que les molécules contenues dans l'air ne sont pas en circuit fermé, elles sont sans cesse en partie renouvelées

C’est vrai.
Mais entre molécules et atomes, je considère que c’est la même chose dans l’anecdote : savoir si on respire une molécule ou un atome de Jules César n’a pas d’importance : on respire le même air que lui.

Même si certains atomes/molécules (argon par exemple) restent toujours dans l’air (ils ne sont pas fixés par le vivant).

Enfin, si l’atmosphère n’est pas en circuit fermé, la planète l’est. Et les atomes qui me composent proviennent du sol ou de l’air, et étaient à un moment ou à un autre un autre être vivant.
On est ce qu’on mange, et on mange des êtres vivants (que ce soit de la viande ou des végétaux).


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