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L’horloge astronomique, à Prague.
2016 année est une année bissextile : février a 29 jours au lieu de 28. Vous pensez que ça a lieu tous les quatre ans ? Et bien détrompez-vous, car c’est un petit peu plus compliqué que ça !

Pourquoi les années bissextiles ?

Les années bissextiles sont là parce que l’année « tropique » ne dure pas un nombre entier de jours. Chaque année civile, on accumule donc une fraction de jour qu’il faut rattraper à un moment.
Avec le calendrier actuel — le calendrier grégorien — cette journée supplémentaire est placée le 29 février et on y a droit presque tous les 4 ans.

Oui : presque !
Car certaines années qui devraient être bissextiles ne le sont pas.
Encore mieux, certaines de ces années qui devraient l’être mais en fait ne le sont pas, le sont en fin de compte quand-même !

Les savants de l’antiquité l’avaient remarqué : entre chaque solstice d’été, il s’écoulait 365 jours entiers, plus environ 6 heures.
Un calendrier qui durerait seulement 365 jours serait donc décalé d’un jour tous les 4 ans. Ceci n’est pas acceptable : une date quelconque finirait par se déplacer au sein des saisons, ce qui retirait tout intérêt à avoir un calendrier…

Jules César imposa à l’époque le calendrier julien, qui plaça une journée intercalaire tous les 4 ans. Ces années, bissextiles, comportent donc 366 jours au lieu de 365 (d’où leur nom).
Le calendrier julien considérait donc que chaque année tropique mesurait 365,25 jours.

Le problème c’était qu’une année tropique ne dure pas exactement 365,25 jours et laissait encore passer un petit décalage.
Arrivé au Moyen-Âge quinze siècles plus tard, ce petit décalage résiduel s’était accumulé et représentait désormais une dizaine jours. À cette époque, il n’y avait pas César mais il y avait l’Église : pour elle, ce décalage était inacceptable : la date de Pâques et les autres fêtes liturgiques, calquée sur les mois lunaires durant l’équinoxe de printemps, arrivaient de plus en plus tardivement dans l’année calendaire.

Le Pape Grégoire XIII décida qu’il fallait faire quelque chose. Sa solution : réformer le calendrier. Les savants qui l’entouraient avait mis au point un calendrier beaucoup plus précis, avec des ajustements en plus des années bissextiles instaurées par César. Le nouveau calendrier grégorien fut instauré en 1582 et on décida du même coup de supprimer le décalage de la dizaine de jour : le 4 octobre 1582 fut donc suivi par le 15 octobre 1582.

Aujourd’hui, c’est encore le calendrier grégorien que l’on utilise.

Comment calculer les années bissextiles ?

2016 sera une année bissextile. 2012, 2008 ou encore l’an 2000 l’étaient aussi. Ces années sont toutes des entiers divisibles par 4.

Ensuite, et c’est là que le calendrier grégorien modifie des choses par rapport au calendrier julien, on retire un jour par siècle : la première année bissextile d’un siècle est supprimée. Cela correspond aux années centennales : 1800, 1900, 2000 ou 2100 sont des années centennales qui ne seront pas bissextiles.

Sauf que… La correction apportée la seconde règle est un peu trop importante. On décréta alors qu’une années centennales non-bissextile sur quatre devraient redevenir bissextile ! Les années 1600, 2000, 2400 ou 2800 sont ou seront donc bissextiles.
L’an 2000 par exemple : elle était bissextile uniquement grâce à cette troisième règle, et c’était seulement la deuxième de l’histoire à l’être !

On a donc trois règles à appliquer :

  • la première règle : l’année doit être divisible par 4 ;
  • la seconde règle (prioritaire sur la 1ère) : l’année ne doit pas être divisible par 100 ;
  • la troisième règle (prioritaire sur la 2ème) : l’année doit être divisible par 400.

Mathématiquement, tous ces choix (4, 100 et 400) peuvent se voir grâce à la définition de l’année grégorienne, prise à 365,2425 jours :

$$365,2425\text{ jours} = 365\text{ jours} + \frac{1}{4}\text{ jour} - \frac{1}{100}\text{ jour} + \frac{1}{400}\text{ jour}$$

Pour conclure, notons que le calendrier grégorien — bien qu’il soit beaucoup plus fidèle à la réalité que le calendrier julien — n’est pas parfait : l’année du calendrier grégorien dure 365,2425 jours en moyenne ; or, l’année tropique réelle dure 365,24219 jours. La différence représente un excès de 3 jours tous les 10 000 ans.
Il a été proposé d’ajouter une 4ème règle : que les années multiples de 4 000 ne soient pas bissextiles, mais il n’est pas dit que l’on en arrive là : en effet, les fluctuations dans l’année tropique (−0,5 s par siècle) et dans le jour solaire (+1,64 ms par siècle) pourraient bien finir par compenser le décalage de façon naturelle.

Enfin, pour vous amuser, j’ai bricolé un petit code pour savoir si une année est bissextile. vous pouvez l’essayer sur cette page.

image de Michel

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Désert de sel d’Uyuni, en Bolivie
Boire de l’eau de mer a pour effet de nous déshydrater : il ne faut donc pas la boire, à cause du sel. Mais comment ce sel est apparu dans la mer ?

Quand la Terre était encore jeune (moins d’un milliard d’années), les éléments chimiques se sont mélangés et réagencés : de l’eau s’est formée et elle a naturellement coulé dans les vallées à la surface de la planète, pour former les océans. S’il y a bien une chose qui rend l’eau si particulière et importante (surtout pour la vie), c’est sa capacité à dissoudre un très grand nombre d’éléments chimiques.

Parmi ces éléments, le sel a été arrachés des roches, dissout et a fini dans l’océan.
Quand il se produit l’évaporation en mer, seule l’eau passe à l’état de gaz dans l’atmosphère : le sel reste dans l’océan. Lorsqu’il s’est mis à pleuvoir sur la terre ferme, l’eau douce de la pluie a pu dissoudre les minéraux présents sur les continents et le transporter jusque dans les océans.

Les ions minéraux (dont le sel de table, le chlorure de sodium) se sont donc concentrés dans les océans.

Aujourd’hui, le sel de table est généralement du sel de mer produit dans des marais salants : on laisse de l’eau de mer arriver dans un bassin à même la terre, que l’on ferme ensuite et dont on laisse l’eau s’évaporer. Le sel restant sur place, il suffit de le récolter.

Certaines régions du monde sont célèbres pour leur sel gemme « minéral » : la ville de Salzburg en Autriche, par exemple, porte un nom référant au sel : littéralement « château de sel ». Le sel est ici extrait de mines, loin des océans : le sel s’est retrouvé par l’assèchement d’une ancienne mer salée, et ensuite recouverte par des sédiments imperméables à l’érosion.

Quand ces mers de sel ne sont pas recouvertes, on se retrouve avec des lacs ou des des déserts de sel, comme le Great Salt Lake et le Great Salt Lake Desert près de Salt Lake City, aux USA. Ici, les ruissellements des montagnes voisines, riches en minéraux, arrivent dans les lacs et s’y déposent. Avec le temps, certains lacs ont fini par ne plus être alimentés en eau et se sont complètement asséchés. Le sel s’est alors retrouvé à l’air libre formant un vaste désert de sel.

photo de Mederic

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the ligo experiment
Prédites par Albert Einstein (qui d’autre ?) il y a un siècle, ce n’est que très récemment qu’elles sont détectables et c’est aujourd’hui que leur détection a été confirmée pour la première fois : ce sont les ondes gravitationnelles.

Dans un univers où règnent des champs quantiques (champ gravitationnel, champ électromagnétique, etc.), les ondes sont des perturbations qui se déplacent à travers les champs quantiques, tout comme les vagues à la surface de l’eau qui trahissent la présence d’ondes se propageant dans l’eau.

Un astre, une étoile, ou tout objet massif déforme le champ gravitationnel et la structure de l’espace-temps. La déformation a lieue comme sur l’image qui suit, mais alors dans les trois dimensions de l’espace (et même celle du temps) :

déformation de l’espace temps
La déformation de la structure de l’espace temps par la présence d’une masse (source image)

Or, la lumière emprunte les lignes de l’espace temps : si ces lignes sont déformées par la présence d’un astre ou d’une étoile, alors la lumière suit une trajectoire courbée (pour la lumière, ça reste une ligne droite, mais pour un observateur extérieur, elle est courbée — c’est ça la relativité).
C’est un peu comme si on tirait une balle en acier avec un fusil et qu’on plaçait un aimant à proximité de la trajectoire de la balle : elle se fait dévier légèrement sur le côté de l’aimant.

Lors du passage d’une onde gravitationnelle, les lignes de l’espace-temps sont déformées localement et temporairement. Ces déformations ne sont pas perceptibles à l’œil nu, mais peuvent l’être grâce à des appareils ultra-sensibles, comme celui à l’Observatoire d’ondes Gravitationnelles par Interférométrie Laser, ou LIGO, de l’anglais.

Pour produire une onde gravitationnelle notable, un petit objet comme un aimant ou une pomme ne suffit pas : il faut au contraire un événement cosmique phénoménal mettant en jeu des masses considérables. Un de ces événements est la fusions de trou noirs ayant chacun un masse pouvant aller à plusieurs millions de systèmes solaires. La fusion de trou noirs est un événement suffisant pour produire des ondes gravitationnelles détectables même à des distances de plusieurs millions d’années lumières.

LIGO utilise un rayon laser rectiligne émis dans deux tunnels perpendiculaires d’une longueur de 4 km et qui va faire 200 allers-retours par un jeu de miroirs (pour un trajet total de 1600 km). Si une onde gravitationnelle passe à ce moment là sur les tunnels, alors la lumière va être très légèrement déviée dans l’un d’eux. On mesure la déviation par interférométrie, c’est à dire, pour simplifier, qu’on regarde le décalage entre les ondes des deux tunnels.
Cette méthode à base de lasers et ces 1600 km de trajets pour le rayon la laser donnent à LIGO une sensibilité remarquable de l’ordre de 1 unité sur 1 000 000 000 000 000 000 000, soit une déviation inférieure à 0,1% du centième du diamètre d’un proton !

Notes :

Image d’en-tête de LIGO, NSF, Aurore Simonnet, Sonoma State U.

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À l’occasion du Nouvel An Chinois et des cérémonies traditionnelles, on a tous plus où moins en tête les dragons asiatiques :

dragon asiatique
↑ Un dragon asiatique, à l’occasion de l’année du dragon en 2012 (source)

Beaucoup de cultures différentes font mention de dragons. On le retrouve par exemple dans les mythologies grecques, celtiques, nordiques, asiatiques et même plus ou moins dans la culture amérindienne.

Pourtant, aucun animal sur Terre n’est à proprement parler un dragon au sens où on l’entend, c’est à dire un gros lézard, volant et capable de cracher du feu.

L’origine du Dragon

Si les crocodiles ou certains serpents peuvent être qualifiés de « géants » puisqu’ils peuvent atteindre plus de 10 mètres, ils ne peuvent ni voler ni cracher du feu.

En fait, bon nombre de monstres retrouvés dans les mythes et les légendes font état des créateurs qui nous font intimement peur.
Par un ancestral instinct de survie, notre plus grande peur est celle d’être dévorée : c’est pour cela que tous les enfants on plus ou moins peur des crocodiles, du loup, du renard, des serpents ou des araignées… mais s’amusent tranquillement avec des répliques d’armes, d’épées ou d’arcs et de flèches, censées donner la mort aussi.

L’origine de cette peur de la plupart des reptiles ou des autres animaux est parfois attribuée à une peur génétique. Pour les reptiles elle viendrait de l’époque où « nous » n’étions qu’un petit mammifère au temps des dinosaures. Ces reptiles géants étaient alors nos prédateurs et les individus qui avaient le réflexe de fuir avaient une plus grande probabilité de survivre et donc d’engendrer une descendance avec le même réflexe. Les descendants de ce mammifère (dont nous faisons partie) ont donc automatiquement conservé cette peur des reptiles.

Partant de cette peur et de l’existence des grands reptiles comme les crocodiles ou les serpents, il est facile d’imaginer quelque chose de pire : le même reptile, mais muni d’ailes qui le rendrait encore plus terrifiant car bien plus mobiles et agiles que nous, et capable de cracher du feu : une autre menace ancestrale pour l’être humain et les animaux.

Voilà l’origine des dragons mythologiques : la combinaison de plusieurs de nos plus grandes peurs : le feu, les reptiles, et le fait que ces derniers puissent être plus agiles que nous-mêmes s’ils étaient munis d’ailes.

Le dragon n’est donc que le fruit de notre imagination, qui a ensuite perduré dans notre culture et nos mythes.

Un Dragon peut-il exister ?

Une autre question peut alors être posée : est-il possible qu’un véritable dragon cracheur de feu puisse exister ?

Parmi la diversité animale on trouve pourtant des choses assez puissantes :

  • le coléoptère bombardier, un scarabée qui secrète des produits chimiques qui réagissent et forment un gaz corrosifs à 270 °C ;
  • la crevette pistolet utilisent sa pince super-rapide pour produire, sous l’eau, du vide puis une cavitation luminescente à plus de 5000°C ;
  • certaines anguilles produisent des chocs électriques de plusieurs centaines de volts, ce qui est largement suffisant pour produire des étincelles…

De plus, autant certains animaux maîtrisent le poison sans être eux-mêmes intoxiqués, autant le feu est trop destructeur pour le vivant : les cellules ne sont faites que de constituants carbonés et de beaucoup d’eau : dès qu’on dépasse un certain seuil de température, toute l’eau entre en ébullition et le tissu vivant est détruit sur le plan moléculaire.
Même les espèces les plus résistantes comme les cafards ou les tardigrades résistent à l’eau bouillante, à l’azote liquide, au vide sidéral, aux micro-ondes, aux explosions atomiques, aux bains d’acide ou à une absence d’eau durant des années, mais pas au feu…

À défaut de pouvoir résister au feu, pour qu’un être vivant puisse produire du feu de façon biologique, il faut donc être en mesure d’en maîtriser la production et les effets, et donc de pouvoir en anticiper les conséquences : un feu qui détruit son habitat naturel n’est pas vraiment pratique pour la survie.

Or, la capacité d’anticipation de nos propres actions n’est pas quelque chose de répandu dans la nature : la plupart des animaux agissent par instinct. Si une espèce utilisait le feu au moindre danger, il aurait rapidement fait de se blesser ou de détruire son habitat et ainsi provoquer sa propre mort ou même l’extinction de son espèce.

C’est donc pour cette raison que l’évolution, même si elle a pu donner naissance à des espèces cracheuses de feu, n’a pas permis de retenir ces espèces au fil des générations : l’espèce cracheuse de feu serait toujours automatiquement un trop grand risque pour elle-même.

Ce sont les capacités de réflexion et d’anticipation qui font de l’être humain une espèce capable de maîtriser le feu. L’être humain a également cet avantage naturel d’être un très bon coureur : s’il n’est pas le plus rapide, il est de très loin le plus endurant lors de la course (bien plus qu’un lion, un loup ou un cheval). Ceci lui a probablement permis de fuir des incendies et de survivre assez longtemps pour comprendre que le feu devait être manié avec prudence, là où d’autres animaux seraient morts.

Pour conclure : afin qu’un dragon puisse exister dans la nature, il aurait déjà fallu un moyen de produire du feu. Ceci n’est pas impossible : une simple sécrétion d’un produit chimique inflammable et un moyen d’ignition suffirait, et ce sont deux choses qu’on retrouve dans la nature. Mais il aurait en plus fallu que l’espèce en question soit assez futée pour comprendre que le feu est une arme, que si elle n’est pas maîtrisée, serait destructive aussi bien pour sa proie que pour elle-même et pour son environnement.
Une espèce capable de produire du feu a donc peut-être existé, mais son don a à coup sûr provoqué son extinction très rapidement, bien trop vite pour que l’évolution puisse améliorer cette capacité.

Mais… il aurait peut-être pu en être différemment si les crocodiles et les lézards étaient intelligents…

En attendant, 新年好 !

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