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La Porte de l’Enfer

En 1971, alors le Turkménistan était encore une république de l’Union des Républiques Socialistes Soviétiques, une équipe de la compagnie d’Etat de l’énergie prospectait près de la ville de Darvaza dans le désert Karakum lorsqu’ils forèrent accidentellement dans une immense caverne souterraine remplie de gaz naturel.

Le perçage provoqua un relâchement soudain de la pression qu’exerçait la poche de gaz sur les parois de la cavité, causant l’effondrement du sol situé au-dessus de la caverne ainsi que de l’engloutissement de la plate-forme de forage.

Craignant un risque toxique pour les villages situés aux alentours les géologues décidèrent alors de mettre le feu au gaz qui se dégageait. 39 ans plus tard la combustion se poursuit sans montrer de signe d’affaiblissement.

La porte de l'enfer La porte de l'enfer
La porte de l'enfer La porte de l'enfer

Le gouffre en lui-même fait environ fait environ une soixantaine de mètres de diamètre à son point le plus large, pour une profondeur d’une vingtaine de mètres. Un être humain ne peut rester plus d’une ou deux minutes sur le bord du cratère en raison de la chaleur intense rayonnant de l’incendie. Probablement pour le mieux car les fumées de combustion sont toxiques.

Le spectacle de cet immense gouffre brûlant est irréel, et encore plus impressionnant de nuit lorsque la lueur rouge des flammes de la Porte de l’Enfer (comme l’ont appelé les habitants locaux) est visible jusqu’à 40 kilomètres à la ronde. Cette lueur est même visible sur le calque City Lights dans Google Earth.

D’autres phénomènes du même type existent ailleurs sur terre comme le feu souterrain qui consume depuis 50 ans une mine de charbon s’étendant directement sous Centralia, petite ville de Pennsylvanie dans l’est des Etats-Unis.





Le radiomètre de Crookes

Sir William Crookes (1832-1919) est un chimiste et physicien britannique et l’un des plus grands savants de l’ère moderne. On lui doit notamment deux découvertes majeures : celle du Thallium, un élément chimique métallique, ainsi que celle des rayons cathodiques qui seront utilisés par la suite dans les tubes des téléviseurs.

Mais il mena également des recherches dans des domaines nombreux et variés comme la médecine et l’hygiène (traitement des eaux d’égouts, rapport sur la prévention et la guérison de la peste bovine…), l’astronomie (étude du spectre solaire, photographie céleste…) en passant par la fabrication du sucre de betterave, la teinture des textiles, la séparation de l’or et de l’argent de leurs minerais par un procédé d’amalgamation.

Cependant, ses travaux scientifiques les plus importantes portent sur la conductivité électrique des gaz. Pour cela Crookes a mis au point de nombreux instruments : le tube de Crookes utilisé dans la technique des rayons X, le photomètre de polarisation, le microscope spectral, le spinthariscope (détecteur de particules utilisé ensuite en génie atomique)…

Dispositif plus ludique le radiomètre est également son invention. Le mécanisme est constitué d’une ampoule dans laquelle on a fait le vide partiel et qui possède un axe sur lequel sont fixées des ailettes de couleur noire d’un côté et réfléchissante de l’autre.

Simple en apparence, l’explication du phénomène s’avère en fait très complexe (même Einstein s’y est collé). La première idée qui vient à l’esprit est que le flux de photons constituant la lumière est absorbé par les faces noires des ailettes et rebondit sur les faces brillantes en leur transférant de la quantité de mouvement et en exerçant ainsi une pression dite de radiation.

Deux faits démentent cette hypothèse : primo la lumière générée par des lampes néon ou économique ne déclenche pas cette rotation, tandis que la seule chaleur de la main est suffisante faire pour fonctionner lentement radiomètre. Secundo si cette explication était la bonne le moulin tournerait dans le sens inverse.

Car on oublie un peu vite que l’énergie transportée par la lumière peut se transformer en chaleur. C’est donc un principe thermodynamique qui est ici à l’œuvre : les surfaces noires absorbent le rayonnement et s’échauffent plus vite que les surfaces brillantes qui le réfléchissent. Les molécules de gaz chauffées près de la face noircie percutent de biais le bord de l’ailette plus fortement que les molécules proches de la face réfléchissante. Il y a dilation du gaz et les molécules se déplacent du côté froid vers le côté chaud (du brillant ou noirci) et provoquent une différence de pression au niveau des bords (et non pas des faces) sensiblement égale à la racine carrée de la différence des températures.

Et cela suffit pour faire tourner l’ensemble.





Les chevaux du lac Ladoga

L’écrivain Curzio Malaparte rapporte dans son livre «Kaputt» la mort dramatique de près d’un millier de chevaux durant l’hiver 1942.

De très violents combats opposaient alors les armées allemandes et russes à la frontière finno-soviétique autour de la ville de Leningrad (actuellement Saint-Pétersbourg). Pour échapper à un feu de forêt provoqué par de violents bombardements aériens, une horde de chevaux sauvages se précipita dans le lac Ladoga. Malgré une vague de froid récemment arrivée, l’eau du lac était encore liquide. Pendant que les bêtes nageaient vers la rive opposée, l’eau gela soudain dans un grand fracas, emprisonnant instantanément les chevaux dans une gangue de glace.

Malaparte raconte que le lendemain «le lac était comme une immense plaque de marbre blanc sur laquelle étaient posées des centaines et des centaines de têtes de chevaux. Les têtes semblaient coupées net au couperet. Seules, elles émergeaient de la croûte de glace. Toutes les têtes étaient tournées vers le rivage. Dans les yeux dilatés on voyait encore briller la terreur comme une flamme blanche. Près du rivage, un enchevêtrement de chevaux férocement cabrés émergeait de la prison de glace».

Chevaux

Voici l’explication physique du phénomène : nous avons tous appris à l’école qu’en refroidissant de l’eau, celle-ci passe de l’état liquide à l’état solide quand la température atteint zéro degrés Celsius. Hélas, cette certitude inébranlable n’en est malheureusement pas une : l’eau peu demeurer liquide bien au-dessous du point théorique de congélation (jusque -39°C). Cet état très instable de retard à la transition de phase est nommé surfusion.

Deux conditions sont nécessaires à la surfusion : le refroidissement doit être très rapide et l’eau doit être très pure. En effet, la glace est une structure plus ou moins cristalline. Or pour que se forme un cristal il faut un site de nucléation (un germe à partir de laquelle les cristaux de glace vont croître) et une énergie de transition de phase (pour le changement d’état lui-même).

Lorsque l’on est juste au-dessous de la température de fusion (T0), il faut un germe d’une taille conséquente pour permettre le développement des cristaux. Plus on s’éloigne de la température de fusion (plus la température est basse), plus la taille de germe requise pour la cristallisation diminue. Il existe une température (T1) en dessous de laquelle la formation d’un germe est spontanée (elle ne coûte pas d’énergie). C’est entre ses deux températures T0 et T1 que l’on a un liquide surfondu.

Dans cet état métastable, a peu près n’importe quoi peut jouer le rôle d’un germe : l’injection d’une impureté ou une agitation du liquide suffisent pour déclencher la croissance des cristaux de glace qui se développent à partir de ce pseudo-germe.

Dans l’histoire racontée par Malaparte, le lac Ladoga était dans cet état de surfusion. Les malheureux chevaux ont rompu ce fragile équilibre, à la fois par le déplacement des masses d’eau lors de leur nage, mais aussi en introduisant des impuretés (herbe, poussières, grains de sable, poils…) dans l’eau. Le gel immédiat de l’étendue liquide scella alors le triste sort des équidés…