La queue des comètes et voyages interstellaires !

Bonjour,

Aujourd'hui un (très) petit dossier de ma part sur un phénomène que je suis en train d'étudier et qui peut être assez intéressant d'expliquer :

Tout d'abord, expliquons brièvement d'où provient la queue des comètes : Elle est constituée d'une poussière de glace vaporisée et d'un gaz de particules ionisées -le plasma-, produits par les radiations photoniques (vent solaire) et la chaleur croissante lors de l'approche de la comète vers le Soleil.

Cette "chevelure" contenant des ions, c'est-à-dire des particules chargées, est donc susceptible d'interagir avec les radiations solaires, ce qui explique une telle orientation. D'un autre côté la deuxième chevelure, constituée de particules de glace ou de roches, reste plus ou moins dans la trajectoire de la comète.

Plus précisément, il est ici question de pression de radiation provenant du Soleil : Les ions, particules chargées, peuvent être de prime abord considérés comme des "boules" chargées bien plus grosses que les photons. Dans ce modèle que je prendrai, corpusculaire en l'occurrence (ce sera bien plus facile que l'ondulatoire, que je considèrerai quand même à la fin pour un autre problème), les photons transmettent leur quantité de mouvement de manière élastique (rebond parfait; transfert total de qté de mouvement) à l'ion.

En considérant le problème d'un point de vue statistique, la contribution de n photons/m^3 (densité volumique) engendre une pression de radiation , se manifestant par une force qui tend à dévier ces particules de leur trajectoire.

En raison de la très faible force engendrée, les morceaux de glace et les poussières de roche seront au contraire relativement peu déviés, ce qui explique l'observation de deux queues : Une bleue bien déviée, c'est le gaz ionique. L'autre, blanche, est la queue de poussière et de glace !

Une conséquence utile de ce phénomène est la navigation spatiale ! Dans un ouvrage qui y est spécialement dédié, le physicien Robert L. Forward imagine le concept de Statite.

Ce satellite artificiel aurait la possibilité de rester au même endroit au-dessus de la Terre sans être obligé d'y effectuer des rotations pour contrer les effets de la gravité terrestre ! Cela serait rendu possible par cette même pression de radiation s'exerçant sur la voile de l'engin spatial, pression que l'on explique d'un autre point de vue :

La lumière provenant du Soleil peut être vue cette fois comme une onde électromagnétique (E,B) arrivant à une célérité c vers un conducteur plan, considéré parfait pour le calcul. Etant plan et parfait ce conducteur voit apparaître, sous l'effet de l'onde magnétique incidente, des courants surfaciques qui vont être la cause d'une force volumique de Laplace à l'origine d'une pression de radiation qui exerce donc sur la voile une force sustentatrice. Le satellite, sous certaines conditions de distance et de position vis à vis du globe terrestre, peut suivre la Terre dans son mouvement en restant au même endroit par rapport au repère géocentrique, i.e en translation circulaire autour du référentiel de Copernic !

En quoi ça peut être utile ? J'en sais pas grand chose... Par contre, c'est un résultat que je trouve impressionnant ! Vous trouvez pas ? :D

Du moins... Ces résultats sont à critiquer ! En faisant un peu de calculs j'ai trouvé que pour un flux d'énergie provenant du Soleil au niveau de la Terre de l'ordre de 1400 W, on trouve qqchose qui est de l'ordre de 10^(-6) Pa ce qui est quand même très faible. A titre d'exemple, j'ai trouvé sur le net qu'une voile NASA devrait faire 38m de large. Cela veut dire que :

S=1444m², d'où F_pression=0,013 N=0,013 kg.m.s^(-2) donc puisque l'engin pèse une cinquantaine de kg sur Terre, l'accélération produite par cette poussée sera seulement de 0,00026 m.s^(-2)... En comparaison, un avion de chasse peut atteindre 117 m.s^(-2) d'accélération maximale en virage !

Pour conclure, le vent solaire pourrait être une énergie renouvelable de qualité s'il était plus puissant... L'énergie cinétique fournie par les photons s'est montrée trop peu importante pour représenter une solution envisageable dans le transport cosmique. Quant aux voyages interplanétaires, ils ne sont pas réalistes non plus si l'on ne se fie qu'à la pression de radiation solaire ! Il faudrait pour cela plutôt mettre le satellite en orbite autour d'une planète, augmenter sa vitesse pour atteindre la vitesse de libération et en profiter pour l'éjecter et gagner en vitesse dans le but de rentrer dans le champ gravitationnel d'une planète encore plus volumineuse.

Peu réaliste avec la pression de radiation, qui reste néanmoins suffisante pour expliquer la déviation des queues de comètes !

Bonne lecture à vous J'espère que cela aura été profitable.

PS : J'ai moi-même effectué tous les calculs. Des erreurs auraient pu se glisser dans le texte. Demandez à loopy si vous êtes sceptiques ! :smile2:

Loopy, où es-tu? Je vais le réincarner dès ce soir.

Sinon, c'est intéressant. Y compris la digression sur le transport par les vents solaires :D

Héhé merci :p

Grosse digression en effet, je crois qu'elle fait la moitié de mon texte !

La comète ISON ( - 397 986 Av. J. -C <---- 2013 --->. 402 013.. )

http://www.spaceweat...liqrtmj8teji7s0