Ces gaz agissent comme les vitres
d'une serre : ils laissent entrer les rayons
lumineux (les rayons ultraviolets) mais empêchent
les rayons infrarouges (porteurs de la chaleur) de
ressortir. D'où l'accumulation de chaleur dans la
serre. La multiplication de ces gaz dans
l'atmosphère augmenterait à terme la température à
la surface de la terre, entraînant la fonte des
glaces de la calotte polaire (pôles nord et pôle
sud), la dilatation des mers et par conséquent une
élévation du niveau des mers: quelques mètres
seulement provoqueraient le déplacement de millions
de personnes (par exemple en Hollande et au
Bangladesh). Le problème est surtout essentiel pour
les pays pauvres car ces pays sont très peuplés et
ils n'ont pas les moyens financiers pour ériger des
digues.
Les causes de l'effet de serre
1. L'augmentation du gaz carbonique provient
de la combustion des énergies fossiles par
l'industrie, les chauffages domestiques et le trafic
automobile. La combustion de bois dans les pays
pauvres pour la cuisine et pour se chauffer n'est
pas négligeable.
2. Il provient également de la déforestation
puisque ce sont les végétaux qui fixent le gaz
carbonique (CO2) et le transforme en oxygène.
3. Un autre gaz, le méthane favorise le
réchauffement de l'atmosphère. Celui-ci provient de
certaines activités agricoles, tel l'élevage et
également de la déforestation.
4. Le phénomène d'effritement de la couche
d'ozone s'additionne à l'effet de serre et augmente
la température de l'atmosphère.
Conséquences
1. L'élévation de la température devrait
atteindre 3,5oC lorsque le taux de gaz
carbonique aura doublé d'ici 40 à 70 ans, ce qui
provoquera une élévation des mers de 1 à 5 m. 1
milliard d'habitants vivent sur des basses terres
littorales et sont donc concernés !
2. De plus, sous nos latitudes, des
bouleversements climatiques sont à attendre et
risquent de perturber grandement notre économie (le
tourisme hivernal par exemple risque d'en prendre un
sérieux coup !).
3. L'effet de serre va agrandir encore les
zones désertiques (tous les pays du Sahel par
exemple) et cela provoquera un exode de populations
vers les pays plus favorisés, tels ceux de l'Europe.
LA COUCHE D'OZONE
L'ozone est un gaz nuisible à basse altitude dans
les agglomérations urbaines et lorsqu'il se répand
dans les campagnes et les forêts, car son pouvoir
oxydant peut provoquer des nécroses dans le
feuillage des végétaux et des irritations dans
l'appareil respiratoire des animaux et de l'homme.
Par contre, en haute altitude, il est utile car il
forme dans la stratosphère une couche qui protège la
Terre des rayons ultraviolets . Le 80 % de la couche
d'ozone se trouve entre 15 et 35 km d'altitude. La
vie sur Terre serait difficile voire impossible sans
cette protection. Un accord international a été
signé qui vise à réduire de moitié ces gaz d'ici
l'an 2'000 , puis de les éliminer.
Causes
1. Dès 1979, on a observé que cette couche,
en dehors des variations saisonnières naturelles,
tend à s'amincir chaque année. Une des causes en est
la présence de chlorofluorocarbones (CFC) dans la
stratosphère: La couche d'ozone serait trouée aux
pôles, notamment à la verticale de l'Antarctique. On
a mesuré dernièrement aussi une déficience dans
l'hémisphère nord.
2. D'autres gaz servant à la fabrication du
froid, tel le fréon dans les frigos contribueraient
aussi à la destruction de l'ozone.
3. Ce massacre chimique est d'autant plus
inquiétant que l'arrêt immédiat des CFC
n'empêcherait pas leur action dans l'atmosphère: le
90%o des CFC émis entre 1955 et 1975 n'a pas encore
atteint la stratosphère: il est encore "en route"'.
Cette pollution a donc pris des décennies d'avance
et s'apparente à une bombe à retardement.
Conséquences
1. Le rayonnement ultraviolet provoque des
brûlures, cataractes et des affections du système
immunitaire. Cela peut aller jusqu'au cancer de la
peau.
2. Il engendre également des mutations
génétiques de la végétation.
3. Ce phénomène s'additionne à celui de
l'effet de serre et provoque l'augmentation de la
température.
LA DÉFORESTATION (et
désertification)
Chaque année, la superficie déboisée sur Terre
augmente de 3 % et les 160'000 ha qui disparaissent
quotidiennement dépassent largement les capacités de
régénération des forêts tropicales. La surface
forestière mondiale actuelle est de 11 mio de km2,
soit environ 20 fois la France (5,9 mio en Amérique
latine, 2,1 mio en Afrique, 3 mio en Asie et
Australie).
D'ici l'an 2'000 l'Amérique latine risque d'en
perdre la moitié, l'Afrique le quart, l'Asie et
l'Australie les trois quarts. Frappés par cette
vision d'apocalypse, deux hommes ont décidé
d'alerter le monde entier : Sting, la star du rock
anglo-saxon et Raoni, chef indien d'Amazonie (route
transamazonienne).
De plus, une grande partie de la forêt tempérée des
pays industrialisés est malade. Les forêts
constituent un milieu de vie diversifié pour les
végétaux, les animaux et les hommes (de nombreuses
tribus y vivent). Elles fournissent à l'humanité des
produits industriels et du bois de feu pour la
cuisson. Elles règlent le cycle de l'eau,
stabilisent le sol, amortissent la violence des
pluies et retiennent les eaux avant de les restituer
lentement. Ce stockage règle le débit des rivières
et des fleuves. Déboiser revient à supprimer cette
éponge naturelle. Les sols dénudés sont soumis tour
à tour au martèlement d'averses torrentielles et aux
brûlures du soleil (latéritisation des sols)
provoquant l'érosion (il faut 100 à 400 ans pour
produire 1 cm de sol), l'ensablement des réservoirs
d'eau (barrages) et des cours d'eau, prélude des
sécheresses et de la désertification.
La déforestation ne supprime pas seulement des
arbres : elle porte atteinte à l'équilibre des
écosystèmes et des cycles de la matière.
Ainsi le Sahara, le plus grand désert du monde,
progresserait de 48 km par an. En 50 ans, il a
annexé une superficie plus importante que celle de
la France. Et c'est la survie de 66 millions de
personnes qui est directement remise en question
dans plus de 60 pays.
Les causes
1. La Terre connaît une phase d'aridification
due au réchauffement global de la planète. Ce
phénomène a provoqué l'augmentation des phénomènes
dits naturels déjà directement responsables de la
désertification de régions entières : sécheresses
persistantes, absence de moussons, succession de
cyclones.
2. Le déboisement est dramatique quand la
pression démographique est forte. On déboise pour
cultiver les terres (agriculture itinérante sur
brûlis) et pour obtenir du bois de chauffage ou de
cuisson. Le sol est un réservoir d'eau important et
les arbres protègent le sol. Quand le couvert
végétal disparaît, l'eau devient facteur de
destruction et l'humus est emporté par les eaux de
ruissellement ou devient rapidement stérile parce
que trop exploité. La forêt n'a pas le temps de
régénérer le sol.
3. Le continent africain se déplace du sud
vers le nord. Aujourd'hui, le Sahara est en zone de
climat aride. Il y a 100 millions d'années, le
Sahara connaissait un climat équatorial, chaud et
humide avec une forêt vierge.
4. La désertification continue parce que la
ceinture aride de l'hémisphère nord se déplace vers
le sud. Ce déplacement résulterait de la régression
des glaces de l'Antarctique.
5. Bûcherons, cultivateurs et éleveurs quand
il ne s'agit pas de sociétés désirant exploiter le
sous-sol et construire des routes continuent à
massacrer les forêts.
Les conséquences
1. Par le phénomène d'évapotranspiration, les
arbres rejettent dans l'air de grandes quantités
d'eau. Par exemple, la déforestation de l'Amazonie
lui a déjà coûté 10 % de son humidité naturelle.
2. La forêt est responsable de la production
d'oxygène et d'ozone, couche protectrice contre les
rayons ultraviolets.
3. Les peuples aborigènes sont en lutte face
aux exploitants de la forêt et en voie de
disparition dans les forêts de la zone tropicale.
4. La déforestation augmente la quantité de
gaz carbonique dans l'atmosphère, car les arbres,
pour se développer, fixent le carbone (=
photosynthèse).
5. Avec l'avancée du désert, c'est la vie de
dizaines de millions de personnes qui est
directement menacée. Des milliers d'espèces
végétales et animales sont menacées de disparition.
6. Les incendies volontaires pour déboiser
libèrent d'énormes quantités de CO2 dans
l'atmosphère.
7. Il est faux de penser que la forêt
représente le poumon de la planète. L'oxygène
produit par la forêt est respiré essentiellement par
les êtres vivants du milieu forestier.
La pollution des sols
Le sol est un milieu de vie très riche, car il
absorbe, neutralise et filtre tout ce qui se dépose.
Mais s'il est capable de transformer des produits
toxiques en substances inoffensives, il peut
également stocker et accumuler des matières pas ou
peu dégradables pendant des années avant que le
déséquilibre se manifeste, entraînant de graves
problèmes de fertilité, allant jusqu'à compromettre
la couverture végétale. Un air pollué peut être
guéri en quelques années, un lac pollué en quelques
décennies; mais il faut des siècles, voire des
millénaires, pour guérir un sol pollué.
SOLUTIONS
Elles passent d'abord par une meilleure mise en
valeur des ressources (matières premières et
énergie), leur répartition équitable, la recherche
et l'utilisation d'énergies alternatives, la
rationalisation des transports, la diminution des
émissions polluantes, la gestion des déchets
(détoxication, mise en valeur et stockage). Dans le
domaine de la déforestation et de ses corollaires
(sécheresse et inondations), les solutions dépendent
des choix de développement économique et social, de
l'évolution démographique et de l'économie de la
nature. L'engagement de moyens financiers massifs
des pays industrialisés est une des conditions
fondamentales à leur mise en pratique.
10 millions d'années
Les galaxies se confondent. Elles sont
indiscernables. La densité d'énergie de masse n'est
plus beaucoup supérieur à la densité d'énergie du
rayonnement.
1 million à 300 000
années
Les galaxies disparaissent pour ne laisser qu'une
soupe dont on ne peut rien discerner. La température
du rayonnement est de 3 000 K et correspond à une
densité d'énergie égale à la matière.
Maintenant, l'Univers est dominé par le rayonnement
et non plus par la matière, et ce, pour le reste du
voyage. À 3 000 K, l'hydrogène peut être dissocié
par les photons. Comme je l'ai mentionné
précédemment, cette température correspond au
découplage électro-magnétique. À une température
supérieure, l'Univers est thermalisé. C'est-à-dire
que les photons entre en équilibre avec la matière
par des interactions de type.
1
seconde
La température de l'univers est maintenant de 10
milliards de degrés. L'énergie est de 1 MeV. C'est
le moment où le rayonnement fossile de neutrinos a
été émis. Comme il a été mentionné précédemment, ces
particules existent aujourd'hui avec leurs
antiparticules. Pourquoi n'y a-t-il pas eu
d'annihilation neutrinos-antineutrinos tout comme
les électrons-positrons qui, eux, se sont annihilés
? Parce que l'annihilation neutrinos-antineutrinos
est gouvernée par l'interaction faible qui est de
très courte portée comparativement à l'annihilation
électrons-positrons qui implique l'interaction
électromagnétique de portée infinie.
Cette population de neutrinos, est un peu plus
"froide" aujourd'hui à 1,9 K, que la population de
photons à 2,7 K. C'est que les photons créés lors
des annihilations électrons-positrons, ont
réchauffés momentanément l'Univers.
Au fur et à mesure que l'on remonte le temps, que
la température et donc l'énergie des photons
augmente, un phénomène quantique et relativiste
intervient. Quand l'énergie devient comparable à la
masse d'une particule et de son antiparticule, des
paires de ces particules-antiparticules apparaissent
selon la fameuse équation E=mc². Ensuite, ces paires
s'annihilent rapidement. Créations et annihilations
surviennent à chaque instant, maintenant les
populations de particules-antiparticules en nombres
égaux. À 1 MeV, l'énergie est largement suffisante
pour que les électrons-positrons entrent dans la
scène de l'Univers. En fait, elle l'était aussi,
quand nous avions passé la cap des 5 milliards de
degrés.
Je voudrais prendre quelques lignes pour faire un
petit brin d'explication pour la compréhension du
texte. Quand vous lirez qu'une telle particule entre
dans "la scène de l'Univers", cela ne veut pas
nécéssairement signifier qu'elle n'y était pas
auparavant. Imaginons plutôt qu'elle était en
"coulisse" jusqu'à ce que ce soit le moment de son
"scénario" dans la scène décrite.
1 dix millième de seconde
Ici, il se passe plus d'évènements physiques en une
fraction de seconde, qu'en un milliard d'années dans
notre monde froid d'aujourd'hui. La température est
de trois trillions (trois mille milliards) de
degrés. La densité d'énergie est énorme. Au fur et à
mesure qu'elle continue à augmenter, va se produire
une première transition de phase, un peu comme de la
glace qui devient de l'eau liquide lorsqu'on élève
la température au dessus de 0 degré Celsius.
Ces transitions de phases s'accompagnent toujours
de pertes de symétries. Dans notre cas, c'est un
gain de symétrie car nous allons du froid au chaud.
L'eau est plus symétrique que la glace.
À basse température, les quarks, constituants
fondamental des hadrons (protons, neutrons, mésons),
sont confinés dans leur espace d'un Fermi (un dix
millième de un milliardième de centimètre), à
l'intérieur des protons et des neutrons. Dans notre
époque, ils ne vivent pas en "solitaires". Mais
au-delà des températures mentionnées ci-dessus, les
nucléons se "brisent" et les quarks sont déconfits.
On a donc un plasma de quarks. Les quarks émettent
des gluons qui à leur tour se transforment en paires
quarks-antiquarks. Photons, gluons, électrons,
positrons, quarks et antiquarks, font maintenant
tous partie, en nombre égaux, de la soupe ultra
chaude et ultra dense des premiers temps.
1 cent milliardième
d'une seconde
L'interaction faible augmente avec l'énergie. À un
milliardième de seconde, elle vient joindre
progressivement les interactions nucléaires fortes
et électromagnétiques qui seules, jouaient un rôle
dans les chocs créés par les particules. À un cent
milliardième d'une seconde, une deuxième transition
de phase va se produire. Les deux interactions,
faible et électromagnétique qui ont maintenant la
même constante de couplage, s'unissent et deviennent
indiscernables. Cette "nouvelle venue" s'appelle
l'interaction électrofaible. La très grande masse
des bosons faibles, vecteurs de l'ancienne
interaction faible, s'annule. Les bosons faibles ont
ainsi une masse nulle, comme le photon.
Ici, c'est au tour des neutrinos d'entrer en
"symétrie". Ces particules étaient émises dans les
interactions faibles. Maintenant, l'annihilation e-
e+ engendre des photons mais peut tout aussi bien
produire une paire de neutrino-antineutrino. Les
neutrinos, les électrons, les quarks, leurs
antiparticules, les photons, les gluons et les
bosons faibles sont en équilibre par leurs nombres,
et par leurs énergies.
1 cent-millionième de
milliardième de milliardième de milliardième de
seconde
La température est de 10 milliards de milliards de
milliards de degrés. C'est, selon la théorie, le
domaine de la troisième transition de phase (la
première à partir du "Big Bang"). C'est aussi celle
qui correspond à l'unification des trois types
d'interactions, électromagnétique, faible (qui tous
deux forment déjà l'unification électrofaible) et
nucléaire forte. Les masses des particules X,
responsables de la transformation quarks-leptons,
deviennent nulles à leurs tours. Quarks et leptons
(électrons,neutrinos) sont à leur tour
indifférenciables et se transforment les uns dans
les autres.
1 cent millionième de
milliardième, de milliardième, de milliardième, de
milliardième, de seconde (10-44 secondes)
Ici, l'édifice de la science s'écroule. C'est la
frontière ultime de nos connaissances. L'énergie des
particules tend vers la masse de Planck, dans un
champ de gravité intense. La gravité doit être
quantifiée. Le problème, c'est que la science n'a
pas encore trouvé le moyen de "marier" les deux
théories majeures et fondamentales de la physique,
nécessaires à cette opération : la mécanique
quantique et la relativité générale.
