un tube de crookes
À nouveau, pour ce treizième épisode, voici trois chiffres étonnants à ressortir en soirée.
Les autres épisodes sont listés en bas de l’article.

0,1 micro-seconde

La durée nécessaires pour qu’un écran à tube cathodique affiche un seul pixel est de 0,1 µs, ou 100 nanosecondes.

Sur les télés à tube cathodique (ou CRT, pour cathode-ray tube), de la poudre phosphorescente colorée (rouge, vert, bleue) forme les pixels de l’écran. Un faisceau d’électrons extrêmement fin et précis vient taper sur les pixels et illuminer la poudre, donner la couleur voulu à ce pixel. En donnant les bonnes couleurs aux bons pixels, on reconstitue l’image à l’écran.

Le faisceau d’électrons parcourt chaque pixel d’une ligne, chaque ligne de l’écran, le tout 50 fois par secondes ! On peut faire un calcul si on veut, mais on peut aussi le filmer avec une caméra grande vitesse pour voir directement la progression du faisceau. C’est ce qu’ont fait les célèbres SlowMo Guys.

En montant à 28 500 images par seconde, on voit très nettement chaque ligne s’afficher l’une après l’autre sur l’écran. Et en montant à une cadence ridiculement élevée de 380 117 images par seconde, on observe la progression du faisceau sur une ligne. On peut déduire alors que chaque pixel n’est illuminé par le faisceau d’électrons que durant un bref instant de 100 nanosecondes environ.

Et le pire, c’est que ceci semble être filmé sur un petit écran (environ 40 cm de diamètre). Or certains écrans cathodiques font 120 cm de diamètre, soit environ 6 fois la surface. Sur ces écrans, chaque pixel n’est illuminé que durant 20 nanosecondes environ.

Le faisceau lui-même est émis par un canon à électrons : une électrode sous haute tension (10 000 V) d’où les électrons sont éjectés. Des champs magnétiques confinent ensuite tous les électrons dans un faisceau très fin et l’orientent ensuite sur le pixel que l’on veut éclairer.

Pour l’anecdote, s’il vous reste un tel écran, vous pouvez approcher un aimant puissant devant l’écran : l’image sera alors distordue. C’est l’aimant qui dévie les électrons. Plus connu, sûrement, vous vous souviendrez que ces écrans avaient la fâcheuse tendance à accumuler de la poussière : c’était là encore à cause des électrons. Certains électrons traversaient l’écran et ionisait l’air et la poussière. Les poussières ionisées positivement finissaient par se coller sur l’écran, qui lui est constamment bombardé d’électrons chargés négativement.

Aujourd’hui, les écrans LCD ou OLED n’ont plus de canon à électrons. Chaque pixel est contrôlé électroniquement grâce à un circuit électronique, le TFT : ce circuit active chaque pixel en mettant sous tension une ligne et une colonne de pixels sur l’écran. Successivement, chaque pixel est contrôlé et l’image est restitué. Ici aussi, il y a donc une progression du front de pixels contrôlés, et ça se fait à des vitesses encore plus rapides : chaque pixel est beaucoup plus petit sur les nouveaux écrans, qui en comptent par ailleurs nettement plus, à savoir 33 177 600 pour un écran 4K, contre 307 200 pour le VGA simple.

La photo d’en-tête de cet article est un tube de Crookes, précurseur du tube cathodique. La haute tension accélérèrent des électrons qui vont frapper la surface phosphorescente.

Une dizaine

Il naît à peu près une dizaines d’étoiles par an dans notre galaxie.
Le calcul repose sur une moyenne : si la voix lactée a entre 100 et 200 milliards d’étoiles, et que l’univers a 14 milliards d’années, il s’est en moyenne formé entre 7 et 15 étoiles par an.

Étonnement, ceci reste une bonne approximation, car toutes les étoiles ne vivent pas jusqu’au même âge : les grandes étoiles vivent bien moins moins longtemps que les petites. Une super-géante rouge ne vit que quelques millions d’années : son importante masse le force à fusionner son hydrogène beaucoup plus vite, tandis qu’une naine-rouge, elle, fusionne l’hydrogène à un rythme incroyablement lent : on estime à 10 000 milliards d’années la durée de vie de ces étoiles là !

Enfin, si les étoiles naissent, d’autres meurent, et les plus grosses (aussi les plus rares) finissent en supernova. On ne note alors que 2 ou 3 supernovas par millénaire dans notre galaxie. Les étoiles plus petites forment des nébuleuses de façon moins spectaculaire (pas d’explosion) ou s’éteignent relativement silencieusement (les naines n’explosent pas et meurent comme un amas de braises laissé à la merci du temps).

La majorité des étoiles dans la galaxie sont les naines rouges sus-cités : des petites étoiles, invisibles à l’œil nu, dont la durée de vie totale dépasse très largement l’âge de actuel de l’univers.

200 tonnes

C’est environ le « poids » de la lumière qui pèse sur la France.
La lumière, bien que n’ayant pas de masse, possède une énergie et une quantité de mouvement. Quand un photon heurte une surface, il transmet ce mouvement à cette surface. C’est donc comme si la lumière exerçait une pression.
On appelle ça la pression de radiation.

La pression radiative de la lumière est faible, mais si la surface d’exposition est grande, comme la surface d’un pays, on commence à avoir des forces conséquentes.
Pour la lumière du Soleil, au niveau de la Terre, avec un miroir supposé parfait orienté face au Soleil, la pression est de l’ordre de 9 µN/m², ou 9 micropascal.

Mon calcul donnant environ 200 tonnes tient compte de la latitude de la France métropolitaine (environ 45 °) et de la réflexion de la lumière par la Terre (environ 50 % est réfléchie au dessus d’un continent parsemé de nuages).

Cette force n’est pas vraiment exploitable sur Terre : elle est bien trop faible pour pouvoir produire de l’énergie. Si un radiomètre de Crookes tourne, ce n’est d’ailleurs même pas à cause de ça, mais à cause de la chaleur produite par la lumière.

En revanche, dans l’espace, où il n’y a aucun frottement et où des sondes spatiales sont exposées durant des mois voire des années, la pression de radiation peut être utilisée : il suffit d’utiliser des voiles solaires qui captent la lumière et en récupèrent la pression, poussant la sonde. À terme, il est fort probable que ce mode de propulsion devienne le mode de transport prépondérant pour un voyage interstellaire, vu qu’elle ne nécessite aucune source de carburant (avantage que même la propulsion ionique n’a pas).

(Épisode 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1.)

image d’en-tête de D-Kuru/Wikimedia Commons

5 commentaires

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Philippe wrote:

Bonjour à tous,

Merci pour la qualité de cet article.
Je suis impressionné par les capacités intellectuelles de l'être humain, c'est juste magnifique !
Moi la question que je me pose c'est comment une telle idée/invention peut germer dans la tête d'une ou plusieurs personnes. Juste incroyable !

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Le Hollandais Volant wrote:

@Philippe : Oui, effectivement. Je pense que c’est lié au fait qu’il y a beaucoup d’êtres humains, et donc beaucoup de pensées différentes. Et au bout d’un moment, il y a une idée qui sot du lot.
Je doute que tout le monde puisse avec toutes les bonnes idées. C’est pour ça que la collaboration, en science comme ailleurs, est importante : cette mise en commun des bonnes idées profite à tous.

Cela dit… tout ne finit pas toujours bien : même en science, l’égo de quelques-uns fait des ravages.
Certains grands scientifiques, aujourd’hui mondialement reconnus se sont suicidés, ou on perdu la tête quand leurs idées de génie n’était pas reconnu (voire même moqués) par la communauté. Boltzmann, celui à qui l’on doit l’entropie et la physique des particules, ou encore Cantor, le mathématicien, sont morts à cause de ça…

Heureusement ça n’arrive pas souvent, mais tout de même.

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Youssef wrote:

Bonjour @LeHollandaisVolant et à tous,

Un article encore pertinent merci à toi pour tes articles.
Merci également pour le temps que tu passes pour tes recherches et tes réalisations d'articles.
Mais aussi un grand merci pour le temps que tu prends pour répondre à certaines de nos questions dans les commentaires.
(ça fait beaucoup de "Merci" je sais, haha)

Ce que je trouve également parfait sur ton site, c'est que l'on est pas envahi de pub et donc la lecture se fait dans le plus grand des calmes.

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Le Hollandais Volant wrote:

@Youssef : Bonjour !
Merci pour ce gentil retour !

J’ai moi-même horreur de la publicité (c’est dérangeant et ça rallenti la navigation), donc je n’en mets pas.
Je passe par Tipeee, désormais, pour éventuellement monétiser le temps passé à rédiger sur le blog (ainsi que quelques liens affiliés). C’est pas intrusif :)


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