Les expériences scientifique envahisse le hall de bâtiment de physique de l'UGA !

Revenons ensemble sur un événement : les Tribulations Savantes ! Une journée où doctorants, enseignants-chercheurs, médiateurs scientifiques se retrouvent pour proposer divers sujets scientifiques à des classes d’école, ainsi que le public passant par là ! Vous y entendrez parler d’aurores boréales, d’histoire de constellations, d’expansion de l’Univers, de sentiment de déjà vu et j’en passe !

Pour réécouter l'émission "La science mise à l’honneur aux Tribulations Savantes" diffusée le 08 juin 2022 sur les ondes de RCF Isère, c'est juste ici ⬇

Une émission réalisée par Guillaume Froment, étudiant du master CCST de l'UGA avec l'aide de Nicolas Boutry.

Les Tribulations savantes au bâtiment de Physique PhITEm de l'UGA.

Je suis arrivé un peu avant 9 h au bâtiment de physique du campus UGA de Saint-Martin-d'Hères, PhITEM, vendredi 3 juin. Les organisateurs ont alors eu le temps de m'expliquer le programme de la journée avant que les classes de primaire n'arrivent pour participer aux différentes activités scientifiques prévues.

Les Tribulations Scientifiques est un événement organisé chaque année par des doctorants de l'Université Grenoble Alpes afin de présenter un large choix d'activité scientifique à des élèves de primaire et de secondaire, mais également au public passant par là. Il y avait donc des conférences, des expériences de physique, de biologie, de climat, etc. Une fois les classes arrivées, la journée a pu commencer !

Première étape : simuler des aurores boréales !

Baptiste et Olivier nous ont accueillis dans un amphithéâtre avec, à côté du bureau, une mystérieuse machine recouverte d'un drap rouge. Les deux représentants de l'association Auror'Alpes nous ont gardé le suspens en nous expliquant comment les aurores boréales se formaient.

Tout d'abord, il faut savoir que les aurores boréales désignent le phénomène d'aurores polaires qui a lieu dans l'hémisphère Nord. Il y a également des aurores polaires dans l'hémisphère sud, les aurores australes, elles ne sont malheureusement visibles que depuis l'océan ce qui les as rendu bien moins connues que les aurores polaires de l'hémisphère Nord.

Une fois ce point éclairé, Baptiste a pu nous lister les éléments essentiels à l'apparition des aurores polaires : deux éléments qui réagissent ensemble et un "chemin" afin de guider ces deux éléments l'un vers l'autre. Le premier élément de cette réaction : ce sont les électrons (les particules présentes dans un atome responsable des interactions électromagnétiques) provenant de notre Soleil. Une partie des électrons éjectés par le Soleil vont avoir la chance de rencontrer notre planète Terre après un chemin de 150 millions de kilomètres. Une fois proches de la Terre, ces électrons vont rencontrer le champ magnétique de la Terre induit par son noyau de Fer en fusion qui peut-être comparé à un énorme aimant, avec un pôle Nord et un pôle Sud. Ce champ magnétique terrestre possède une forme un peu spéciale, et pour cause, il est à l'intérieur du gigantesque champ magnétique du Soleil.

Les électrons sont des particules si légère que l'attraction gravitationnelle (la même qui nous maintient sur le sol) a très peu d'emprise sur elles. La force dominant les électrons, c'est la force électromagnétique. Ainsi, les électrons vont suivre le chemin tracé par les lignes du champ magnétique terrestre. Les électrons vont d'abord rencontrer le champ magnétique qui laissera une partie des électrons passés et s'écraser sur Terre. Le reste des électrons vont contourner la Terre et se retrouver dans la queue de la magnétosphère et vont se rapprocher de la surface de la Terre à l'intérieur de la queue de la magnétosphère (feuillet neutre). Une fois les électrons rapprochés de la surface, ils vont se mettre en orbite autour de la Terre entre 10.000 et 40.000 kilomètres d'altitude. On appelle cette zone la ceinture de Van Allen extérieur. Le problème qui nous arrange bien, c'est que cette zone déborde d'électrons, tellement que certains électrons sont expulsé vers les pôles magnétiques terrestres. Ces électrons vont alors suivre le "chemin" donné par le champ magnétique terrestre jusqu'à l'atmosphère terrestre, le deuxième réactif permettant la formation avec les aurores polaires. En effet, c'est lorsque les électrons rencontrent la fine atmosphère terrestre (entre 80 et 1000 km). On dit alors que l'atmosphère est ionisée et les fameuses couleurs des aurores polaires vont apparaître.

C'est le même phénomène qui se déroule dans la machine qui était jusque-là recouverte d'un drap : la Planeterrella. Cette grosse cloche avec deux sphères métalliques est une simplification de notre système Terre-Soleil. Une des sphères produit des électrons (le Soleil), l'autre sphère possède un champ magnétique qui va diriger ces électrons (la Terre). La cloche, quant à elle, permet de faire un vide partiel de l'atmosphère présent dessous afin d'y retrouver les mêmes quantités d'air que dans la couche d'atmosphère où se forment les aurores polaires. Une fois la machine testée, Baptiste et Olivier ont rallumé la lumière. Il était déjà l'heure des premières conférences de la journée.

La conférence "Voyage aux confins de l'Univers" de Pierre Salati

La conférence du Professeur de physique théorique nous a fait voyager de notre système solaire et de ses huit planètes à l'immensité de l'Univers. Pierre Salati nous a notamment parler de l'expansion de l'Univers et des preuves de ce phénomène. Afin de s'imaginer à quoi ressemble un univers en expansion, imaginons que les différentes galaxies de l'Univers sont posées sur un grand ballon de baudruche, si l'on gonfle ce ballon, l'espace entre les galaxies va se creuser. C'est la vitesse d'éloignement de ces galaxies qui a permis de prouver l'expansion de l'Univers.
 Cette vitesse d'expansion a été identifiée grâce à un phénomène physique : l'effet Doppler. Cet effet a lieu lorsqu'une source d'onde (sonore ou lumineuse) se déplace par rapport à nous. Par exemple, pour les ondes sonores, lorsqu'une ambulance passe devant vous à toute vitesse, le son, vous paraîtrez plus aigu lorsque l'ambulance se rapproche de vous et plus grave lorsqu'elle s'éloignera, mais si vous étiez dans l'ambulance, le son conserverai la même fréquence. Quand l'ambulance se rapproche de vous, la longueur d'onde (la distance entre 2 pics qui caractérise la fréquence du son) du son va être plus petite, les pics seront plus proches. C'est l'inverse qui se produit lorsque l'ambulance s'éloigne. Le décalage entre la longueur d'onde perçu dans l'ambulance et la longueur d'onde perçu sur le trottoir varie alors en fonction de la vitesse de l'ambulance.

L'effet Doppler s'applique également aux ondes électromagnétiques (les ondes lumineuses). La longueur d'onde d'une onde lumineuse caractérise sa couleur (400 nanomètres pour le bleu et 800 nanomètres pour le rouge). Ainsi, lorsque la distance se creuse entre la source de la lumière et le récepteur de lumière, les pics de l'onde vont s'éloigner, la longueur d'onde de cette lumière sera alors plus grande. C'est en 1929 que l'astronome américain Edwin Hubble (qui a donné son nom au fameux télescope orbitant autour de la Terre) a étudié la lumière provenant de galaxie lointaine et à comparer la longueur d'onde de cette lumière avec la longueur d'onde que la galaxie étudiée devrait avoir en théorie. Le résultat de cette recherche : la longueur d'onde des galaxies est plus grande qu'elle ne devrait l'être (et du coup plus rouge qu'elle ne devrait l'être). C'est ce que Hubble a appelé le RedShift (décalage vers le rouge). Les galaxies autour de nous s'éloignent donc. Hubble est allé jusqu'à montrer que plus une galaxie est loin, plus sa vitesse d'éloignement est rapide. Mais du coup, si l'on remonte dans le temps, cela signifie que les objets dans l'Univers se rapprocheraient ; au point qu'un jour, il y a 13.8 milliards d'années, l'Univers tout entier aurai pu rentrer dans la pomme de vos mains : on a nommé cette période, le Big Bang.

Le Planétarium gonflable de la MJC Bulles d'Hères 

On reste sur le thème de l'astronomie avec un passage dans un planétarium gonflable installé pour l'occasion dans une des salles de sport du centre sportif universitaire du campus de Saint-Martin-d'Hères. On a pu y entendre l'histoire se cachant derrière la Grande Ourse. On connaît toutes et tous la casserole dessinées par les étoiles, les 4 étoiles formants le récipient et les 3 autres formants le manche. Et bien ces 7 étoiles ne correspondent qu'à la moitié de la constellation de la Grande Ourse, elles sont 18 au total. 

La Grande Ourse fait partie des constellations circumpolaires, elle est visible toute l'année à n'importe quelle heure de la nuit. Cela lui donne un avantage considérable pour s'orienter la nuit. En effet, sous réserve de ciel clair, il est assez simple de repérer l'étoile polaire grâce à la Grande Ourse. Il suffit de prolonger 5 fois la droite se traçant entre les deux étoiles de l'autre côté du manche de la casserole. Lorsque l'on continue cette droite dans la direction opposée du sol, on tombe sur une étoile brillante, l'étoile polaire. L'étoile polaire est la seule étoile de l'hémisphère Nord ne bougeant pas pendant la nuit. En effet, elle se trouve dans l'axe de rotation de la Terre. Si vous vous dirigez vers l'étoile polaire vous irez donc au Nord et si vous vous avancez dos à l'étoile du Nord, vous irez vers le Sud. L'étoile du nord fait partie de la constellation de la petite ourse. Ces deux constellations sont les plus importantes de notre ciel. C'est pour cela que de nombreuses légendes les entourent.
Voici l'une de ces légendes : Persée, un personnage de la mythologie grecque, mais également une autre constellation, qui rencontra une ourse et son petit dans la forêt. Pour se défendre de l'ourse, Persée attrapa la queue de l'ourse et la fit tournoyer tellement fort qu'en la lâchant, l'ourse se retrouva dans le ciel avec une queue étonnamment étiré pour un ours. La petite ourse rejoignit alors dans le ciel, mais ce n'est qu'une des nombreuses versions de l'histoire.

Des animations en tout genres

Nous voilà de retour à PhITEM pour tester les différentes animations proposées par les doctorants. Commençons par une simulation de lit de rivière. C'est dehors que Cruz Garcia-Lopez nous a accueillis devant un drôle de bac rempli de sable. Un tuyau d'arrosoir en amont permettait d'alimenter la rivière comme l'eau des pluies le fait dans la réalité. Les enfants ont pu tester la construction de ponts, d'habitations et de barrage en condition de crue.

La deuxième expérience portait sur les nuages. Les enfants ont même pu en créer un grâce à une bouteille mise sous pression à l'aide d'une pompe. Lorsque la pression dans la bouteille est relâchée d'un coup, l'eau présente dans l'air va se refroidir d'un coup. Et hop, un nuage se forme. Cette expérience était accompagnée d'une maquette de Grenoble afin de parler des différents types de nuage survolant notre ville.

Juste à côté se trouvait une expérience plutôt bruyante. C'est une plaque de métal qui produit ce bruit. En effet, le centre de cette plaque en métal est relié à un oscillateur qui fait vibrer cette plaque plus ou moins fort. Mais en plus d'être sonore, cette expérience est très visuelle, car lorsque l'on verse du sucre sur cette plaque en métal, il va se déplacer pour former des motifs bien précis : les figures de Chladni. Plus la fréquence des oscillations est forte, plus le son sera aigu et plus les motifs seront complexes. Les enfants ont également mélangé différentes couleurs de lumière, regardés à travers des microscopes, faire avancer un bateau sans hélice grâce à de l'eau salée, etc. Ce fut ensuite l'heure des dernières conférences de la journée.

Le Déjà-vu : panne cérébrale ou contrôle de qualité ?

La conférence tenue par Chistopher Moulin sur la conférence à commencer par une question : "avez-vous déjà assisté à cette conférence ?". La réponse paraît assez logique : "non". Pourtant, la réponse à la question "est ce que j'ai déjà vécu cette situation ?" n'est pas toujours évidente. Ce doute, qui arrive de moins en moins avec l'âge, c'est ce que l'on appelle dans quasiment toutes les langues, le sentiment de "Déjà-vu". Le "Déjà-vu" est un sentiment de vérification dans notre cerveau. Le cerveau peut-être divisé en plusieurs zone : le lobe frontal, l'hippocampe et le lobe temporal. L'hippocampe s'occupe de stocker dans la mémoire des entités, un son, une image, un mot, etc. Le lobe temporal s'occupe de trouver un sens à ce que l'on voit ou l'on entend, quel est la thématique commune entre les mots d'une liste qu'il faut retenir par exemple. La dernière zone, le lobe frontal, s'occupe de chercher l'incohérence, les différences entre deux objets par exemple. Lorsque nos yeux voient une scène, le cerveau va comparer cette scène avec nos souvenirs. L'hippocampe et le lobe temporal vont alors chercher des points communs, nous donnant l'impression d'avoir déjà vécu cette scène et c'est le lobe frontal qui va corriger cette impression en démontrant l'impossibilité d'avoir déjà vécu cette scène.

Le mot "Déjà-vu" a été par Emile Boirac, ancien président de l'Université de Grenoble en 1976. Les scientifiques étudiant ce phénomène ont depuis démontré qu'il était possible de simuler ce sentiment de déjà-vu grâce à des électrodes placer sur des zones très précises du cerveau.

Les Tribulations se sont terminés avec cette conférence, les enfants ont pu retourner dans leur école après avoir exploré de nombreux domaines scientifiques. Certains et certaines ont alors ramener avec elleux des envies de devenir scientifique à leur tour.

Liens utiles :  

• Site de l'événement Tribulations Savantes
• Où retrouver le simulateur d'aurores polaires Planeterrella
• Où retrouver le planétarium gonflable de la MJC Bulles D'Hères

Un article rédigé par Guillaume Froment, stagiaire en communication scientifique chez RCF Isère.