Soleil ?

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Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l’étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c’est une étoile de type naine jaune, composée d’hydrogène (74 % de la masse ou 92,1 % du volume) et d’hélium (24 % de la masse ou 7,8 % du volume)[2]. Autour de lui gravitent la Terre, sept planètes, au moins cinq planètes naines, de très nombreux astéroïdes et comètes et une bande de poussière. Le Soleil représente à lui seul 99,86 % de la masse du système solaire ainsi constitué, Jupiter représentant plus des deux tiers de tout le reste.

L’énergie solaire transmise par rayonnement rend possible la vie sur Terre par apport de chaleur et de lumière, permettant la présence d’eau à l’état liquide et la photosynthèse des végétaux. La polarisation naturelle de la lumière solaire, après diffusion ou réflexion, par la Lune ou par des matériaux tels que l’eau ou les cuticules végétales est utilisée par de nombreuses espèces pour s’orienter dans l’espace.
Le rayonnement solaire est aussi responsable des climats et de la plupart des phénomènes météorologiques observés sur notre planète.

: il tire son énergie de réactions de fusion nucléaire qui transforment, dans son noyau, l’hydrogène en hélium, et se trouve dans un état d’équilibre hydrostatique, ne subissant ni contraction, ni dilatation continuelles.

Au siècle dernier, en 1908, premier enregistrement des champs magnétiques des taches solaires par l’astronome américain George Ellery Hale. Onze ans après, en 1919, les lois de la polarité de Hale fournissent une preuve du cycle magnétique solaire. En 1942, première observation d’une émission d’ondes radio solaires. En 1946, première observation de rayons ultraviolets (UV) solaires à l’aide d’une fusée sonde, et évaluation de la température de la couronne à 2 millions de °C, à l’aide des raies spectrales. La première observation des rayons X solaires à l’aide d’une fusée sonde date de 1949. En 1954 on s’aperçoit que l’intensité des rayons provenant du Soleil varie sur un cycle solaire de 11 ans. Observation massive de taches solaires en 1956. Première observation du vent solaire en 1963, par la sonde Mariner 2. 1973 et 1974, Skylab observe le Soleil et découvre les trous coronaires. En 1982 la première observation des neutrons d’une tache solaire par la sonde SMM (Solar Maximum Mission). Et pour finir, en 1994 et 1995, Ulysse (sonde lancée par la navette Discovery en 1990) survole les régions polaires du Soleil.

Dans son état actuel, le cœur du Soleil produit à chaque seconde une énergie équivalente à plus de 4 millions de tonnes de matière (de masse), qui est transmise aux couches supérieures de l’astre et émise dans l’espace sous forme de rayonnement électromagnétique (lumière, rayonnement solaire) et de flux de particules (vent solaire).

C’est durant cette phase de gonflement que son cœur en contraction arrivera aux environs de 100 millions de kelvins, initiant les réactions de fusion de l’hélium (voir : réaction triple-alpha). La cendre (d’hélium) deviendra elle-même carburant, le cœur du Soleil sera lancé dans un second cycle de fusion. Néanmoins cet allumage sera brutal (voir : flash de l’hélium),

L'hélium est, après l'hydrogène, l'élément le plus abondant de l'Univers. Actuellement, pratiquement tout l'hélium a été produit lors de la nucléosynthèse primordiale. Les autres origines sont discutées ci-après dans la sous-section abondance naturelle.

Son étymologie provient du grec Hélios (Ἥλιος / Hếlios), le Soleil, ce gaz ayant été observé pour la première fois dans le spectre solaire.

Mais de la même façon que la sismologie a permis, par l’étude des ondes produites par les tremblements de terre, de déterminer la structure interne de la Terre, l’héliosismologie utilise les pulsations solaires pour mesurer et visualiser indirectement la structure interne du Soleil.

 

Gaz

La conductivité thermique de l'hélium gazeux est supérieure à celle de tous les gaz, sauf l'hydrogène, et sa chaleur spécifique est exceptionnellement élevée. Son coefficient Joule-Thomson est négatif à température ambiante, ce qui signifie que, contrairement à la plupart des gaz, il se réchauffe lorsqu'il peut se détendre librement. La température d'inversion de Joule-Thomson est d'environ 40 K soit -233,15 °C à la pression d'1 atm[18]. Une fois refroidi en dessous de cette température, l'hélium peut être liquéfié par le refroidissement dû à sa détente.

L'hélium est aussi le gaz le moins hydrosoluble de tous les gaz connus[19]. En raison de la petite taille de ses atomes, sa vitesse de diffusion à travers les solides est égale à trois fois celle de l'air et environ 65 % celle de l'hydrogène.

L'indice de réfraction de l'hélium est plus proche de l'unité que celui de n'importe quel autre gaz[20]. La vitesse du son dans l'hélium est supérieure à celle dans tout autre gaz, sauf l'hydrogène[21].

Contrairement au plasma, le gaz est un excellent isolant électrique.

Plasma

Une lampe à décharge fonctionnant à l'hélium.

La plupart de l'hélium extraterrestre se trouve dans l'état de plasma, dont les propriétés diffèrent notablement de celles de l'hélium atomique. Dans le plasma, les électrons de l'hélium ne sont pas liés au noyau, ce qui conduit à une très grande conductivité électrique, même quand l'ionisation est partielle.

 Les particules chargées sont très sensibles aux champs électrique et magnétique. Par exemple, dans le vent solaire, l'hélium et l'hydrogène ionisés interagissent avec la magnétosphère terrestre, donnant lieu aux phénomènes de courants de Birkeland et aux aurores polaires[22].

Comme les autres gaz nobles, l'hélium a des niveaux d'énergie métastables qui lui permettent de rester excité dans une décharge électrique dont la tension est inférieure à son potentiel d'ionisation. Ceci permet son utilisation dans les lampes à décharge.

Liquide

Contrairement aux autres éléments, l'hélium reste liquide jusqu'au zéro absolu, à des pressions inférieures à 25 atm. Ceci est une conséquence directe de la mécanique quantique : plus précisément l'énergie des atomes dans l'état fondamental du système est trop élevée pour permettre la solidification (voir sous-chapitre #Solide).

Au-dessous du point d'ébullition à 4,22 K et au-dessus du point lambda à 2,1768 K, l'hélium 4 existe sous forme d'un liquide normal incolore, appelé hélium I[18]. Comme les autres liquides cryogéniques, il bout quand il est chauffé et se contracte quand sa température est abaissée. L'hélium I a un indice de réfraction voisin de celui des gaz : 1,026 ; ce qui rend sa surface tellement difficile à apercevoir que l'on utilise souvent des flotteurs de mousse de polystyrène pour voir son niveau[23]. Ce liquide incolore a une viscosité très faible et une densité de 0,125 = 1/8, ce qui n'est qu'un quart de la valeur prévue par la physique classique[23]. Il faut recourir à la mécanique quantique pour expliquer cette propriété et donc l'hélium liquide sous ses diverses formes est appelé fluide quantique, pour signifier que les effets de la mécanique quantique, normalement sensibles seulement à l'échelle microscopique, se manifestent à l'échelle macroscopique car l'atome d'hélium 4 est un boson. Ceci s'interprète comme une conséquence du fait que le point d'ébullition est si rapproché du zéro absolu que les mouvements thermiques aléatoires ne peuvent plus masquer les propriétés atomiques[23].

Superfluide

Article détaillé : Superfluide.

L'hélium liquide en dessous du point lambda commence à présenter des caractères tout à fait inhabituels, dans un état appelé hélium II.

À la transition de l'hélium I vers l'hélium II au point lambda, l'hélium se dilate. Quand la température baisse, l'hélium II continue à se dilater, jusqu'environ 1 K, où il recommence à se contracter comme la plupart des corps.

L'hélium II peut s'écouler à travers des capillaires de 10-7 à 10-8 m, sans viscosité mesurable[10]. Cependant quand on mesure la viscosité entre deux disques tournant l'un par rapport à l'autre, on trouve une viscosité comparable à celle de l'hélium gazeux. La théorie actuelle explique ce fait en utilisant un modèle à deux fluides de László Tisza pour l'hélium II. Dans ce modèle, l'hélium liquide, au-dessous du point lambda, consiste en un mélange d'atomes d'hélium dans l'état fondamental et d'atomes dans des états excités, qui se comportent davantage comme un fluide ordinaire[24].

Une illustration de cette théorie est donnée par l'effet fontaine. Dans cette expérience, un tube vertical, présentant un petit ajutage à son extrémité supérieure, est plongé par son extrémité inférieure dans un bain d'hélium II. Il y est bouché par un disque fritté, au travers duquel seul le fluide sans viscosité peut circuler. Si l'on chauffe le tube, en l'éclairant par exemple, on va y transformer la partie superfluide en fluide ordinaire. Pour rétablir l'équilibre des deux fluides avec le bain, du superfluide va pénétrer à travers le bouchon fritté, et pour conserver le volume, une partie du contenu du tube sera éjecté par l'ajutage supérieur, formant un jet, que l'on peut interrompre en cessant de chauffer[N 2].

La conductivité thermique de l'hélium II est supérieure à celle de tout autre corps connu. Ceci empêche l'hélium II de bouillir, car tout apport de chaleur se transporte immédiatement à la surface, où il provoque tout simplement l'évaporation en gaz. Cette conductivité est un million de fois supérieure à celle de l'hélium I, et plusieurs centaines de fois celle du cuivre[18]. Ceci est dû au fait que la conduction de la chaleur se fait par un mécanisme quantique exceptionnel. La plupart des matériaux bons conducteurs de la chaleur ont une bande de valence d'électrons libres qui servent à conduire la chaleur. L'hélium II n'a pas de telle bande et pourtant conduit bien la chaleur. Le flux de chaleur obéit à des équations semblables aux équations d'onde de la propagation du son dans l'air. Quand de la chaleur est introduite, elle se déplace à 20 m⋅s-1 à 1,8 K dans l'hélium II. On appelle ces ondes deuxième son[25].

L'hélium II rampe sur les surfaces de façon à rétablir l'équilibre hydrostatique.

Contrairement aux liquides ordinaires, l'hélium II rampe le long des surfaces, même, apparemment, contre la gravité. Il s'échappera d'un récipient non fermé en rampant sur les côtés, à moins qu'il ne rencontre un endroit moins froid où il s'évapore. Quelle que soit la surface, il se déplace en un film de quelque 30 nm. Ce film est appelé film de Rollin, en souvenir du physicien qui l'a caractérisé le premier, Bernard V. Rollin[25],[26],[27]. Suite à cet effet et à la capacité de l'hélium II de passer rapidement à travers de petites ouvertures, il est difficile de confiner l'hélium liquide. À moins que le récipient ne soit astucieusement construit, l'hélium II escaladera les parois et passera à travers les vannes jusqu'à ce qu'il atteigne une région plus chaude où il s'évaporera. Les ondes qui se propagent le long d'un film de Rollin obéissent aux mêmes équations que les vagues en eau peu profonde, mais la force de rappel est ici la force de van der Waals à la place de la gravité[28]. Ces ondes sont connues sous le nom de troisième son[29].

http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89ruption_solaire 

Les éruptions solaires suivent trois stades, chacun d'eux pouvant durer de quelques secondes à quelques heures selon l'intensité de l'éruption. Durant le stade précurseur, l'énergie commence à être libérée sous la forme de rayons X. Puis les électrons, protons et ions accélèrent jusqu'à approcher la vitesse de la lumière lors du stade impulsif. Le plasma se réchauffe rapidement, passant de quelque 10 millions à 100 millions de kelvins. Une éruption donne non seulement un flash de lumière visible, mais émet également des radiations dans le reste du spectre électromagnétique : rayons gamma, ondes radio et rayons X. Le stade final est le déclin, pendant lequel les rayons X mous sont une fois de plus les seules émissions détectées. Du fait de ces émissions, certaines éruptions solaires peuvent perturber les transmissions radioélectriques terrestres (orage magnétique) et provoque l'apparition des aurores polaires en entrant en interaction avec le champ magnétique terrestre. 

 La plus puissante des éruptions solaires observée au cours des 5 derniers siècles est probablement l'éruption solaire de 1859, qui eut lieu fin août-début septembre de cette année, et dont le point de départ fut observé entre autres par l'astronome britannique Richard Carrington. Cette éruption aurait laissé des traces dans les glaces du Groenland sous forme de nitrates et de béryllium 10, ce qui a permis d'en évaluer sa puissance[1].

http://fr.wikipedia.org/wiki/Nitrate

La présence de nitrates dans l'eau est un indice de pollution d'origine agricole (engrais), urbaine (dysfonctionnement des réseaux d'assainissement) ou industrielle. En Europe, la directive Nitrates vise à réduire cette pollution. Dans de nombreux pays, les eaux destinées à la consommation humaine doivent respecter des valeurs limites (par exemple 50 mg/l en France et en Europe) pour être qualifiées de potables. L'OMS recommande de ne pas dépasser 25 mg/l.

 

De nombreuses études mettent en cause un effet toxique des nitrates, en corrélant dans plusieurs pays la mortalité par cancer gastrique avec l'ingestion quotidienne de nitrates. Au-delà d’un certain seuil de concentration, les nitrates peuvent engendrer, chez les enfants et surtout les nourrissons très sensibles à une absorption trop importante, un empoisonnement du sang appelé maladie bleue ou encore méthémoglobinémie. Les nitrates, sous l’action des bactéries présentes dans le corps humain, se transforment en nitrites (NO3→ NO2). Ceux-ci oxydent l’hémoglobine du sang qui ne peut plus fixer l’oxygène ce qui perturbe la respiration cellulaire. Même à faible concentration, ils peuvent également engendrer à long terme des cancers chez les adultes lorsqu’ils sont associés à certains pesticides avec lesquels ils forment des composés cancérigènes.

Selon le docteur David Servan-Schreiber, les études scientifiques montrent depuis quelques années qu'un taux trop important de nitrates dans l'eau consommée augmente le risque de cancer[8].

 

Le béryllium est un élément chimique de symbole Be et de numéro atomique 4. Dans le tableau périodique, il est le premier représentant des métaux alcalino-terreux. Le nom béryllium vient du mot latin, Beryllos qui veut dire emeraude.

Élément bivalent, le béryllium est un métal alcalino-terreux d'aspect gris acier. Il est léger, fragile et toxique.

Le béryllium a le point de fusion le plus élevé de tous les métaux légers. Il est fragile, mais plus léger et six fois plus résistant que l’aluminium.

Sa ductilité est approximativement 1/3 plus grande que celle de l'acier. Il possède une excellente conductivité thermique, est non magnétique et résiste à l'acide nitrique concentré.

Il est fortement perméable aux rayons X, et libère des neutrons quand il est frappé par des particules alpha, comme celles émises par le radium ou le polonium.

Aux conditions normales de température et de pression, le béryllium résiste à l'oxydation quand il est exposé à l'air.

 béryllium est également utilisé dans quelques réacteurs nucléaires, comme composant de céramiques industriels, technologiques et micro-électroniques.

L'oxyde de béryllium est utilisé en électronique, particulièrement en haute fréquence et dans le domaine de la haute tension. Ce corps possède en effet la propriété d'être un bon isolant électrique (faibles pertes diélectriques), tout en ayant une bonne conductibilité thermique. Cependant son utilisation comme isolant dans les semi-conducteurs, (entre les pastilles de silicium et les boîtiers), a largement cédé la place à d'autres matériaux beaucoup moins toxiques comme par exemple l'alumine.

 

également de fabriquer des outils non déflagrants pour l'industrie des explosifs.

Dans le civil, des fabricants d'enceintes, par exemple Focal JMlab, TAD (matériel professionnel et haut de gamme Pioneer), et de membranes comme Electrofusion Products, l'utilisent pour former des membranes de haut-parleurs d'aigus de très haute qualité, capable de reproduire des fréquences jusqu'à 60 000 hertz. En effet, la rigidité et la légèreté du matériau sont des atouts pour cet usage (fréquence propre de la membrane très élevée).

Quelques utilisations de ses propriétés cristallines :

  • filtre à neutrons, pour obtenir des faisceaux de neutrons « propres » débarrassés d'autres particules ;
  • fenêtre à rayons X, par exemple fenêtre d'un tube à rayons X ou d'un détecteur de rayons X : la fenêtre isole l'intérieur de l'appareil de l'environnement ;
  • sous forme d'oxyde, matériau modérateur dans les réacteurs nucléaires.

En géomorphologie et en paléosismologie, l'isotope 10Be, créé par les rayons cosmiques, est utilisé pour la datation par isotopes cosmogéniques de surfaces ou pour la détermination de taux d'érosion.

Les glaciologues ont trouvé deux pics de concentration en béryllium dans les carottes glaciaires polaires (au nord, comme au sud), dans le forage Vostok[11],[12], dans le forage Byrd[13] ; dans le forage GRIP, [14] et dans le nouveau « Dôme C », EPICA [15], vers -40 000 ans.
On suppose qu'ils sont dus à l’anomalie du champ magnétique terrestre de Laschamp[16] qui correspondent à une faiblesse exceptionnelle du champ magnétique terrestre qui, à ces deux époques, aurait permis une irradiation de la Terre ayant favorisé la production d'isotopes cosmogéniques

 

Sources de contamination

La faible abondance naturelle du béryllium (3×10-4%) ne pose pas de problème environnemental particulier. C'est son utilisation industrielle, dans les mines de charbon, dans l’industrie aéronautique et dans l’industrie des armes nucléaires, qui a contribué à répandre cet élément dans l’atmosphère, d'où il se dépose dans l’environnement en contaminant l'eau, le sol, l'air et le corps humain.

 

Contamination du corps humain

La contamination du corps humain par le béryllium se fait principalement par 4 voies :

  • par inhalation d’air contenant des particules de béryllium (poussières, fumées, vapeurs, nanoparticules issues de l'abrasion) ;
  • par ingestion d'aliments et d'eau potable contaminés;
  • suite à la corrosion des alliages bérylliés présents en bouche.
  • par contamination cutanée et transcutanée, très sensibilisante « L’apport de l’absorption cutanée est de plus en plus suspectée dans le développement de la sensibilisation » [17],[18]

Contamination par les eaux potables

On peut le trouver dans les eaux naturelles et les effluents industriels à l'état de traces. En général, la concentration du béryllium dans les eaux naturelles et les eaux usées varie entre 0,1 μg/l et 500 μg/l, mais quand cette concentration dépasse 0,2 μg/l, on commence à parler d’un problème environnemental.

Contamination par l'air

Le béryllium peut être très nocif quand il est inhalé. En fait, il y a une grande corrélation entre le taux de béryllium dans l’urine humaine et celui dans l’air, ce qui prouve que la contamination dans le corps humain n’est pas due seulement à des pollutions des eaux mais aussi de l’atmosphère.[réf. nécessaire]

 

Effets non cancérigènes

L’inhalation de « grandes » concentrations de béryllium (plus de 1mg par m3 d’air), ou une inhalation prolongée (plus d'une dizaine d'années) même de faibles doses, peut engendrer une maladie nommée maladie chronique du béryllium ou bérylliose (ou CBD pour Chronic Beryllium Disease). Cette maladie affecte les poumons, présente de nombreux points communs avec la pneumonie et peut évoluer vers une insuffisance cardiorespiratoire grave.

Modèle animal : Alors que l'ingestion du béryllium par le corps humain n'a pas montré d'effets directs et nocifs sur l'estomac et l'intestin, l’ingestion du béryllium par des animaux engendre la présence de lésions au niveau de ces organes.

Sensibilisation : Certaines personnes deviennent hypersensibles au béryllium (elles développent une réaction allergique à cet élément). Chez quelques personnes, l’exposition directe du béryllium (contact cutané) a causé des lésions de la peau et des inflammations des voies respiratoires.

Effets cancérigènesr

Plusieurs études[19] ont été faites sur l’augmentation du nombre de décès dus à un cancer du poumon chez les personnes employées dans des usines utilisant le béryllium.

Béryllium et santé des travailleurs

Les maladies respiratoires et pulmonaires induites par l'exposition au béryllium (Be) et à des particules en contenant sont connues et ont été très étudiées ; Elles ont permis de montrer qu'une exposition au Be excédant 100 μg/m3 pouvait causer des pneumopathies graves, alors qu’une exposition chronique cause des désordres pulmonaires dits maladies chroniques causées par le Be (MCB) ou bérylliose.
Selon l'Institut national de recherche et de sécurité[20], en France environ 12 000 salariés sont exposés au Béryllium dont 6 000 en mécanique générale et 3 000 prothésistes dentaires et de nombreux autres (fabrication de composants électroniques et d'instrumentation scientifique, optique électronique, bijouterie, usinage par enlèvement de matière ou abrasion, recyclage des déchets, utilisation de poudres à base de sels de béryllium destinées à enduire l'intérieur des tubes à fluorescence, fabrication d'aluminium avec un risque plus élevé pour les fondeurs et conducteurs de cuves d'électrolyse...

 Ce produit n'a pas d'odeur et est indétectable par les moyens habituels.

 Suite !!

 

 

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