Etude menée par Sylvain Bourgeois sur l'impact des neutrinos sur le noyaux terrestre.
La température à cœur de la Terre est influencée par trois facteurs principaux :
1. une pression interne élevée induisant une compression de la structure cristalline du fer.2. l'influence gravitationnelle de la Lune et du Soleil induisant de petites fluctuations cycliques
à la frontière solide/liquide.3. les interactions avec une quantité significative de neutrinos traversant le treillis du cristal du noyau interne.
commentaire :
1) visiblement, la variation de l'intensité du champ de pesanteur terrestre induit par la position relative Soleil - Lune - Terre pourrait produire un "effet de marée" induisant une différence dans la valeur des forces de pression à la frontière solide / liquide. Cette influence serait faible.
On sait que la terre est un ellipsoïde de révolution à géométrie variable. Les changements dans la répartition locale respective des masses du Soleil, de la Lune et de la Terre produirait alors une déformation continue...
ces différences peuvent expliquer un premier ensemble de facteurs produisant de petites variations dans le bilan thermique de l'astre froid Terre considérée comme source d'énergie sous forme chaleur. " équilibrement relativement stable" mais avec variations de "quelques dizaines de ° K" de l'ensemble du noyau.
Est-ce significatif ?
le texte semble indiquer qu'en moindre mesure par rapport à l'apport des variations du flux irrégulier de neutrinos solaires.
Les modèles thermodynamiques actuels de la géophysique comme le modèle PREM (par exple ?) permettraient alors de mesurer ces variations dûs à la distribution locale des masses et les effets sur les paramètres du noyau ?
Autrement dit, ne disposons-nous pas déjà du niveau théorique et d'une capacité technique de mesurer suffisante pour mettre en lumière expérimentalement cette corrélation pour alimenter le débat sur l'origine du changement climatique ? (et montrer que c'est plus faible que le facteur "neutrino solaire") ? par observation de la propagation des ondes S et P dans le noyau ?
Il faudrait faire travailler ensemble des astronomes et des géophysiciens en croisant les données de ces deux disciplines dans une équipe....
"(....) Seuls les changements dans le flux solaire de neutrinos peut avoir une influence significative sur une plage de centaines de degrés.
remarque : C'est très intéressant.
En effet, nous recevons environ 65 milliards de neutrinos solaires par centimètre carré et par seconde sur Terre. Cette source solaire serait la plus quantitative...
"Même les neutrinos avec des niveaux d'énergie plus faibles sont capables d'interagir durant leur traversée des couches denses de fer, et plus spécifiquement à l'intérieur du noyau interne où ils génèrent des isotopes instables, produisant des "changements locaux oscillatoires" dans la structure cristalline du fer, qui se propagent jusqu'à la frontière solide/liquide.
(...) Lors d'une augmentation des émissions de neutrinos solaires, la vitesse de ces oscillations augmente également, en développant ou en réduisant localement la structure cubique du fer à l'échelle locale, à une vitesse plus élevée, induisant un réchauffement principalement par frottement et, dans une moindre mesure, par une augmentation de la radioactivité ambiante.
Ce passage est riche. La première phrase est détaillée par la 2ème (?)
première phrase : la propagation des neutrinons créerait un phénomène oscillatoire statistique spécifique au milieu et la modulation de celui-ci par la modulation de l'émission solaire produirait alors une modulation du bilan thermique de la terre comme "source de chaleur".
La production d'isotope instable conduirait (?) à l'émission d'énergie puisque les atomes instables vont émettre des rayonnements en retournant à une forme plus stable. Ces changements locaux sont oscillatoires parce qu'il pourrait exister des aspects statistiques (modèle statistique "4 D" de désintégration dans le noyau ?) expliquant par des constantes (durée de demi-vie,...) les grandeurs caractéristiques de cette oscillation (pulsation moyenne) De plus, ce serait l'aspect cinétique de la désintégration (mouvement, friction) qui serait plus important que l'aspect énergétique (désintégration des isotopes) ?
si je comprends bien ? ce serait l'instabilité des isotopes qui produiraient alors une certaine variabilité dans la " structure cubique du fer " à savoir la façon dont les atomes de fer se répartissent dans l'espace ?
(...) Lors d'une augmentation des émissions de neutrinos solaires, la vitesse de ces oscillations augmente également, en développant ou en réduisant localement la structure cubique du fer à l'échelle locale, à une vitesse plus élevée, induisant un réchauffement principalement par frottement (aspect cinétique en modèle microscopique de la température et de l'énergie sous forme chaleur) et, dans une moindre mesure, par une augmentation de la radioactivité ambiante.
"(....) L'augmentation de la chaleur intérieure est transmise très lentement jusqu'aux couches supérieures avec un retard d'environ 8 mois pour atteindre le Moho.
comment : Là, le gradient local (!) de température étant faible (!), la diffusion des variations serait lente (8 mois) si on considère alors un modèle de conductivité thermique liée au gradient de température, comme dans la Loi de Fourier ? ? fr.wikipedia.org
Conductivité thermique - Wikipédia
Généralités. Dans le Système international d'unités, la conductivité thermique est exprimée en watt par mètre-kelvin, (W·m −1 ·K −1) où :. le watt est l'unité de puissance
"(...) Au contraire, lorsque l'activité solaire diminue, le noyau planétaire refroidit assez soudainement avec des réajustements endothermiques de la structure cubique.
Les couches supérieures sont affectées de façon progressive par la même relative et soudaine baisse de température."
Les adjectifs "lentement" (8 mois) et "soudainement (rapidement) sont très très très intéressant !!
ce n'est pas "symétrique" en quelque sorte. La cinétique du réchauffement serait lente, tandis que celle des "coups de froid" serait plus rapide !
C'est une information très très fertile.
Or, n'est-ce pas ce que nous observons dans notre climat actuellement ?
La température augmente globalement, mais avec des épisodes très froids, comme les brusques températures négatives du mois de mars ??
Le Tweet des U n'est-il pas fourni à l'issue de différents épisodes climatiques qu'ils nous inviteraient à interpréter à la lumière de ce modèle ????
Leur modèle nous permettrait déjà de comprendre comme organiser notre observation des comportements "erratiques" du climat terrestre actuellement.
En effet, ce qui est exceptionnel dans leur modèle est que le réchauffement (augmentation de la température) serait alors avec une "cinétique" lente.... tandis que les "coups de froid" (baisse soudaine des température) se ferait de façon plus rapide !
"Le réchauffement climatique, qui est une réalité, résulte principalement d'une réduction de la capacité des océans, réchauffés par les fonds marins et saturés de substances organiques flottantes, de polymères et de résidus d'hydrocarbures, à récupérer la chaleur et le dioxyde de carbone de l'atmosphère."
ici, ils en rajoutent un peu ici mais je trouve le passage contradictoire (? erreur pédagogique pour notre esprit critique ?)
Car ils mettent en avant des facteurs limitants du réchauffement climatique comme facteurs d'augmentation de la température... (bizarre)
Je m'explique :
la capacité serait ici la capacité thermique des océans. Les fonds marins (interface croûte terrestre / eau) sont en effet la zône la plus intéressante pour réceptionner ce transfert thermique variable issu du noyau. (endogène) car l'eau possède une capacité thermique bien plus importante que l'atmosphère :
capacité thermique de l'eau Cm eau = 4 185 J / kg / K
capacité thermique de l'atmosphère C air = environ 1000 J / kg / K (4 fois moins)
Ce qui complique le modèle serait que les océans qui absorbent le flux radiatif solaire (exogène) verraient toutefois leur capacité réduite par la présence du continent de déchets : ce qui aurait plutôt tendance à abaisser la capacité d'absorption ? (effet "isolant")
Donc l'augmentation issue des neutrinos solaire serait alors "amortie" par le "7 ème continent plastique" ?
Encore une petite " erreur " pédagogique pour voir si on suit ce qu'ils envoient ??
Qu'en pensez vous ?
Question 1 - j'ai une question, est-ce que je comprends bien "la structure cubique" : c'est à dire qu'au niveau moléculaire, le fer a une structure cubique qui peut varier de taille ? "
oui, vous discernez bien le problème.
analysons point par point si vous voulez :
La structure cubique:
a) au niveau du noyau interne, le Fer (et le Nickel) sont dans un état solide d'une part.
En effet, l'état sous lequel se trouve la matière dépend de 2 paramètres : la température et la pression. Or, la pression au centre ("graine") est très forte. Les forces de pression sont dûes à l'interaction gravitationnelle par les couches de matière qui compriment de leur "poids" les couches profondes vers le "centre de gravité" de la terre. (masse de la terre m = 5,972 × 10^24 kg) ces facteurs conduisent à cet état solide.
La pression dans le noyau interne serait de l'ordre de P = 330 GPa = 3,30 * 10 ^11 Pa = 3,3 * 10 ^6 bars = 3,3 millions d'atmosphère.
(1 bar = pression atmos =environ 10^5 Pa)
A cette pression, il est difficile pour un matériau granulaire de pouvoir voir ses atomes constituant bouger librement.
phys.free.fr (l'énergie cinétique pour un libre mouvement d'un atome serait "énorme" !)
Il va y avoir pourtant une absorption localisée de l'énergie cinétique produite, mais cela va visiblement se propager à l'intérieur du cristal (un spécialiste de la chimie du solide détaillerait des modèles qui ne sont pas dans ma culture générale)
Dès lors, la matière solide peut présenter différentes configurations qui dépendent des atomes en question.
Il y a donc état solide cristallisé du FER...
A savoir qu' on appelle cristal un solide dont les constituants ( atomes, molécules ou d' ions) sont assemblés de manière régulière. comme quand on range des balles de tennis dans un seau :
Ainsi, selon nos observations, les métaux cristallisent selon trois types de réseaux :
cubique centré (fer alpha, chrome),
cubique à faces centrées (fer gamme aluminium, cuivre),
hexagonal compact (zinc, titane).
les configurations expliquent les propriétés physiques des métaux cristallisés (et non amorphes)
- si je ne dis pas de bêtises (!), à ces conditions de pression et de température (cf diagramme de phase), on aurait plutôt une configuration " cubique à faces centrées " de type "fer (cristallisé en configuration) gamma"
Ensuite :
Question 2 - La structure cubique qui varier de taille ? "
Bon, disons que non, la maille du cristal de Fer ne va pas varier énormément de taille, mais le "dopage" en énergie apporté par les "neutrinos solaires" conduirait en réalité à observer (si je comprends bien) dans certaines "mailles" de ces "cristaux à face centrées" non pas seulement du Fer, mais des radio-isotopes instables du Fer, du Cobalt (comme "intermédiaire réactionel ") et enfin du Nickel (composant à 20 % le noyau interne).
Cela ressemblerait alors à une maille d'alliage, bien connues des spécialistes de cristallographie :
C'est là où techniquement, si je comprends bien le travail de modélisation mathématique du phénomène, il faudrait essayer d'avoir une approche de physique statistique pour articuler l'échelle microscopique (maillage des atomes, mécanique quantique, physique des particules) et l'échelle macroscopique (la chaleur, la thermodynamique)
Pour donner les grandes lignes selon ma compréhension,
1) les neutrinos peuvent produire des isotopes instables du fer. (exemple Fer 60)
2) les isotopes instables Fer 60 sont à la base pris dans un cristal à dominante d'isotopes stables.
le noyau interne obéit à une symétrie sphérique.
(on pourrait donc modéliser la propagation en supposant qu'elle ne dépend que de la distance radiale r)
3) les isotopes instables ont tendance à se désintégrer spontanément car leurs noyaux sont instables (voir théorie de l'interaction faible et de l'interaction forte)
4) les mailles du réseau cristallin comporteraient alors une distribution aléatoire et changeante d'isotopes instables (Fer 60, Cobalt 59, etc...) et d'isotopes stable (de Fer 56, de Nickel)
On observerait la présence éphèmère de petites mailles d' alliages Fer-Cobalt et Fer -Nickel qui disparaîtrait progressivement...
5) l'approche de la physique statistique pourrait fournir alors un modèle de densité de probabilité de présence de tels isotopes pour fournir alors le taux statistique d'isotopes "dopés" dans le réseau cristallin.
6) Le réseau cristallin serait en quelque sorte soumis à un "flux" plus ou moins "isotrope", plus ou moins régulier dans l'espace et dans le temps de très nombreux isotopes qui se désintègrent avec des durées de vie très courte à l'intérieur du réseau cristallin.
Donc, pour résumer, selon ma compréhension, on ne peut pas parler peut-être de variation globale de taille de ce réseau au sens d'une expansion globale du volume du noyau interne (type "détente adiabatique" ?), mais plutôt en considérant un flux de désintégration radioactive (de type bêta moins si on part du Fer 60), la diffusion de l'énergie reçue par les neutrons qui vont produire des rayonnements bêta (moins)...
c'est à dire que les neutrons des atomes de Fer sont désintégrés et émettent alors des électrons doués d'une énergie cinétique (1/2 m v²)
les électrons émis ont une énergie cinétique et ils peuvent circuler (eux !) car ils sont de masses plus faibles que les nucléons et ce sont des particules subatomiques plus petites que les nucléons (protons, neutrons). Les nucléons ne "bougeraient pas " (état cristallisé) mais pourraient finir par re-capter les électrons émis. Cela crée de la chaleur
ici : cf. fr.wikipedia.org
Exemple d'une réaction β - pour l'isotope radioactif cobalt 60 (60Co) qui se transforme en nickel 60 (60Ni +) stable :
On note dans cet exemple que l'ion nickel (l'ion Cobalt) produit, échappe aux orbitales cristallines habituelles, surtout si le cobalt (fer) était sous forme cristalline, où l'atome de nickel (de Fer) va devoir se réarranger en captant des électrons voisins. Comme l'électron bêta émis se déplace dans le cristal en provoquant des ionisations sur son parcours, les orbitales des autres atomes du cristal (de Cobalt, de Fer) sont réarrangées le long de son parcours. L'électron bêta peut être finalement capté par le cristal lui-même sans pouvoir s'en échapper, cédant alors toute son énergie cinétique au cristal, sous forme de chaleur."
Comme le spectre d'énergie d'émission est continu, nombre de désintégrations bêta se produisant au cœur d'un cristal métallique de cobalt 60 (Fer) ne s'en échappent pas, et on ne détecte éventuellement à l'extérieur du cristal que les neutrinos émis (qui sont très difficiles à capter et à détecter) ou des électrons très ralentis le long de leur parcours. Mais l'ion nickel (l'ion Cobalt) produit par la désintégration va aussi entrer en collision avec les atomes voisins du cristal de Cobalt (de Fer) et provoquer une onde de choc se propageant dans tout le cristal"
cela génère une phénomène d'oscillation (un peu, par analogie lointaine comme dans un oscillateur à quartz utilisé dans nos montres pour produire un signal périodique régulier)
Ce phénomène serait alors régulier dans le cristal.... pour un débit donné de neutrinos solaires, décrit par un pulsation propre... il pourrait s'établir alors une forme d'oscillation en régime permanent.
sauf si.... et jusqu'à ce que...
3) VARIATION DU PHENOMENE OSCILLATOIRE.
... le débit donné de neutrinos solaires varie (!!)
alors là "changements oscillatoires locaux" (local oscillating changes) ???
Lors d'une augmentation des émissions de neutrinos solaires, la vitesse de ces oscillations augmente également, en développant ou en réduisant localement la structure cubique du fer à l'échelle locale, à une vitesse plus élevée, induisant un réchauffement principalement par frottement et, dans une moindre mesure, par une augmentation de la radioactivité ambiante
en effet, la chaleur sera la transmission de cette quantité d'énergie au sein du réseau cristallin.
certains électrons " bêta moins" surnuméraires non recaptés par le cristal. participant à une relativement faible augmentation de la radioactivité ambiante ?
???
Est-ce que c'est cohérent ce que j'essaie d'apporter ??
j'espère avoir répondu à vos questions et que mes réponses ne sont pas trop inexactes.
si Manuel peut jeter un oeil, je suis certain qu'il pourra sans doute corriger les inexactitudes et / ou proposer d'autres interprétations...
D'ailleurs :
REMARQUE : (auto-critique)
1) je ne suis pas certain des "isotopes" utilisées pour raisonner car je connais bien peu ce domaine.
mais je pense que les neutrinos peuvent effectivement "doper" la désintégration des isotopes instables (on ne serait pas en situation de désintégration spontanée d'isotopes instables, mais plutôt "accélérée")
je n'ai pas bien compris la différence réelle entre "neutrino" et "anti-neutrino" mais visiblement je ne suis pas le seul dans ce cas, certains envisagent que ce soit la même chose. :
2) en rédigeant cet essai de réponse, je suis tombé sur une information.
"En 2016 deux études ont mis en évidence une présence anormalement élevée de 60Fe dans le plancher océanique, datant de moins de 10 millions d'années
l'article de Wikipédia affirme péremptoirement que le Fer 60 provient exclusivement des supernovae, mais pourtant une étude récente montrerait qu'il existerait un importante concentration de Fer 60 sur le plancher océanique
3) Je fais remarquer d'ailleurs que visiblement les alliages Fer-Cobalt et Fer -Nickel ont de fortes propriétés magnétiques (50 % du marché des matériaux magnétiques pour l'ingénerie ( techniques-ingenieur.fr)
Peut-être que ce flux de neutrinos solaires se propageant dans le noyau interne pourrait être à l'origine des propriétés de non symétrie du champ magnétique terrestre (et cela fournirait une base de mesure pour avoir un "modèle mathématique" plus "complet" ?)
c'est à dire que notre théorie de la déformation du champ magnétique terrestre par les vents solaires pourrait alors être inexacte ou incomplète ?
en effet, les vents solaires contiennent des neutrinos également...
fr.wikipedia.org
Champ magnétique terrestre - Wikipédia
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l'activité variable affecterait alors également le flux de neutrinos solaires, modifiant la densité de probabilité de présence de "mailles" "ferro-magnétiques Fer-Cobalt et Fer-Nickel ?
Sylvain