Le blog-notes mathématique du coyote

Deux astronomes pensent avoir trouvé une nouvelle planète dans le système solaire. Décryptage d’une découverte «exceptionnelle».

Konstantin Batygin et Mike Brown, deux astronomes américains, viennent peut-être de faire une des plus grandes découvertes de ces dernières décennies. En effet, ces scientifiques de l’Institut de technologie de Californie (Caltec) affirment qu’une neuvième planète pourrait se trouver dans la partie la plus éloignée du système solaire. Et ce, en se fondant sur des modèles mathématiques et des simulations par ordinateurs. Analyse.

Quelles sont ses caractéristiques ?

D’ores et déjà baptisée «Neuvième planète», cet objet aurait une masse d’environ dix fois celle de la Terre. Aussi, il graviterait sur une orbite vingt fois plus éloignée que celle de Neptune, qui évolue autour du soleil à une distance moyenne de 4,5 milliards de kilomètres.
D'une masse presque 5.000 fois supérieure à celle de Pluton - qui n’est plus considérée comme une planète depuis 2006 en raison de sa taille jugée trop petite -, l’objet pointé du doigt par Konstantin Batygin et Mike Brown a, pour sa part, toutes les qualités requises pour être considérée comme une planète à part entière.
Enfin, selon les prévisions mathématiques des deux scientifiques américains, cette planète effectuerait une orbite elliptique complète autour du soleil entre 10.000 et 20.000 ans.

Comment trouver une planète par des calculs?

Parce que cette «Neuvième planète» est un objet très lointain - «Tellement lointain qu’il est peu lumineux et très froid», complète Michaël Gillon, astronome et astrophysicien à l'Université de Liège (ULg) -, Konstantin Batygin et Mike Brown ne peuvent s'appuyer que sur des simulations mathématiques pour défendre leur théorie. Mais comment est-ce possible?
«C’est très classique ces calculs, explique François Forget, chercheur au Centre national de recherche scientifique (CNRS) à Paris. On observe une anomalie dans le comportement de planètes que l'on voit et on se dit qu'il doit y en avoir une autre, cachée» qui influence leur trajectoire. Dans ce cas-ci, ce nouvel objet permettrait d’expliquer l’évolution mystérieuse d’objets glacés et de débris qui se trouvent loin dans le système solaire, au-delà de Neptune, dans la ceinture de Kuiper. «Concrètement, ce sont les découvertes récentes de planètes naines comme Eris, Makémaké et Hauméa qui permettent de se projeter plus loin encore dans le système solaire et d'imaginer ce qui pourrait se cacher derrière tout ça», souligne Michaël Gillon qui préfère... garder les pieds sur terre...
«Nous devons rester prudents malgré tout! Il ne s’agit toujours que de prédictions: rien n'est encore concret, relève l'astrophysicien liégeois. Il faudra sans doute attendre quelques années avant de pouvoir confirmer ou infirmer la théorie de ces deux astronomes américains. Comment? Grâce à la découverte de nouveaux objets et le perfectionnement des outils d'observation et d'analyse.»

En quoi cette «Neuvième planète» bouleverserait notre connaissance de l'Univers?

Si les prédictions de Konstantin Batygin et Mike Brown sont confirmées dans un avenir proche - «Autrement dit, avant une vingtaine d'années, ce qui constitue un délai raisonnable», selon Michaël Gillon -, il s'agirait «seulement» de la troisième planète découverte dans notre système solaire depuis l'Antiquité. Et ce, près de 170 ans après la première observation de Neptune.
«Ce serait une découverte exceptionnelle car ça démontrerait que nous sommes encore loin de tout connaître sur notre système solaire, estime l'astronome de l'ULg. Même si nous avons une bonne idée globale de ce qui nous entoure, nous avons besoin de découvrir constamment de nouveaux corps afin d'affiner nos théories.» Avec, comme rêve ultime, de peut-être découvrir une planète similaire à la Terre qui prouverait que nous ne sommes pas les seuls êtres vivants dans le système solaire.

Source : Alan MARCHAL (Avec AFP), lavenir.net

Lire l'article sur Sweet random Science

Clathrus ruber, de son nom vernaculaire, le clathre rouge est une espèce de champignon du genre Clathrus, dans la famille des Phallaceae. Comme son ancien nom l'évoque (cage grillagée), il se présente sous la forme d'une lanterne grillagée aux mailles polygonales, irrégulières, allongées, rouge-corail puis orangées. Le clathre rouge était également utilisé au Moyen Âge par les sorciers et les jeteurs de sort. - Wikipédia

Tritoniopsis elegans est une limace de mer dont les papilles dorsales ont une forme fractale. Magnifique, non ?

Comme chaque année, une ONG calcule le « Jour du dépassement », date théorique et symbolique à laquelle l’humanité a consommé les ressources biologiques produites par la planète en une année calendaire. Le calcul ne peut être parfait mais l’évolution de son résultat au fil des années est édifiante.
Dans les années 1970, affirme le communiqué du WWF Suisse (partenaire de Global Footprint Network), cette date tombait en décembre. Depuis, ce jour remonte progressivement le calendrier et a atteint le 22 août en 2012, le 19 août en 2014 et le 13 août en 2015. Plus que le jour précis, basé sur une méthode que l’on peut toujours contester, c’est la progression de cette date qui est à considérer. Elle montre qu’au prix de la déforestation et de la surexploitation des ressources marines, nous consommons actuellement davantage que ce que peut produire la nature. Une autre manière de le dire est de compter en « planètes ». Nous sommes le 225e jour de l’année et 225/365 = 0,62. Notre consommation actuelle, pour l'année 2015, correspond donc à la production de 1/0,62 fois celle de notre planète, soit 1,6 Terre.

Lire l'article complet de Jean-Luc Goudet sur Futura-Sciences.

Le cerveau est une structure extrêmement complexe, tant dans son fonctionnement que dans son développement. Les nombreuses circonvolutions de sa surface semblent en être une illustration. Pourtant, des chercheurs brésiliens proposent aujourd'hui de les comparer à du simple papier froissé.

Lire l'article sur Futura-Sciences

Le 30 juin 2015, les Terriens dormiront une seconde de plus. Avant qu’il ne soit minuit, il sera, en effet, 23 heures 59 minutes et 60 secondes. Cette bizarrerie temporelle s’appelle la seconde intercalaire. Elle permet de faire coïncider notre temps universel avec les rotations parfois irrégulières de la planète Terre. Mais qu’est-ce que cela signifie exactement ?
Explications sur lemonde.fr

La couverture nuageuse moyenne de la Terre a été observée par le satellite Aqua entre juillet 2002 et avril 2015. Les couleurs – fausses – indiquent la teneur en eau, du bleu (très faible) au blanc (très élevée). On remarque bien sûr l’Afrique saharienne et la péninsule arabique. Un autre désert, moins connu, se trouve en Antarctique où, loin des côtes, les précipitations restent exceptionnellement rares. Parmi les zones sèches, figure également l'Australie. Il est aussi possible de remarquer le liseré bleu le long de la côte Pacifique de l’Amérique Sud, entre l’Équateur et le Chili, qui correspond à une région aride : là se trouve le désert d’Atacama. À retenir aussi la nébulosité plus faible au-dessus des océans. © Nasa Earth Observatory.

Source : Futura-Sciences

Vous êtes-vous déjà demandé quelle était la stratégie adoptée par les manchots empereurs pour se protéger du froid ? Pendant les mois d’hiver, les manchots sont exposés à des températures allant jusqu’à -60° C et des vents dépassant les 200 km/h. Ils s’agglomèrent pour former un groupe très dense que l’on appelle une tortue (en faisant allusion aux soldats romains). Ceux qui se trouvent au centre sont au chaud et ceux du bord subissent les assauts climatiques. Ils échangent donc régulièrement leur place afin que chacun puisse bénéficier d’une part de chaleur et que tout le groupe survive.

Lire l'article sur Mathématiques de la planète Terre

Ce cercle de glace a été observé le 23 novembre 2013 dans un méandre de la rivière Sheyenne, dans le Dakota
Pour en savoir plus sur ce phénomène naturel, quoique rare, lire l'article de Futura-Sciences

Chez l’homme, l’oxygène, qui est le comburant de la vie, est apporté jusqu’aux cellules par le sang. Cet oxygène est transféré depuis l’air qui nous entoure vers le sang au travers de milliers de petits échangeurs contenus dans les poumons, les acini. Si l’on additionne les surfaces totales de ces acini, on obtient près de 100 m² chez l’adulte ! Il faut donc pouvoir accéder à ces échangeurs, via un circuit de distribution efficace et robuste : c’est l’arbre trachéobronchique, un extraordinaire système de distribution comportant en moyenne 23 niveaux de bifurcations. La géométrie de cet arbre est très proche d’une structure hiérarchique ou fractale, c’est-à-dire qu’un zoom sur une sous-partie de l’arbre fait apparaître une structure très proche de la structure complète. Un tel arbre est caractérisé par son facteur d’échelle qui désigne le rapport entre tailles de bronches de générations consécutives (on parle aussi en mathématiques de lois d’échelle).
Mais cet étonnant circuit de distribution est également la voie de retour des gaz de combustion issus du fonctionnement des cellules de l’organisme, en d’autres termes le dioxyde de carbone, ou CO2. A ce titre, cet arbre doit donc simultanément satisfaire à de nombreuses contraintes :

• Son volume doit être relativement restreint, afin de laisser le maximum de place aux acini qui assurent, eux, la vraie fonction d’échange gazeux. Une formule mathématique permet de calculer exactement le volume d’un tel arbre en fonction de son facteur d’échelle.
• La résistance qu’il oppose à l’écoulement de l’air doit être raisonnable, sans quoi l’acte de respiration réclamerait un effort démesuré à chaque inspiration. Or, plus les tuyaux sont petits, plus leur résistance aérodynamique est importante. Cette contrainte vient donc s’opposer à la contrainte précédente. Encore une fois, cette résistance peut se calculer quasiment exactement dans une géométrie fractale en fonction du facteur d’échelle.
• Il doit être rapide, car l’air frais doit parvenir jusqu’aux alvéoles des acini en moins de deux secondes au repos et en moins d’une seconde durant l’exercice, avant que l’expiration ne débute. Ce temps dépend simplement des lois d’échelle de l’arbre.

Il ne doit pas laisser passer trop facilement les particules contenues dans l’air, car sinon ce serait courir le risque d’exposer cette remarquable superficie de 100 m2 à la pollution et aux agents pathogènes extérieurs. Ce n’est d’ailleurs pas un hasard si un grand nombre d’infections débute dans la région pulmonaire. Et, de façon étonnante, cette propriété de filtre s’exprime encore directement en fonction du facteur d’échelle.
De taille réduite et cependant peu résistif, laissant passer rapidement l’air mais filtrant les particules et aérosols, on pourrait croire qu’aucun arbre ne peut satisfaire à la fois toutes ces contraintes apparemment si contradictoires. Or, on peut démontrer mathématiquement qu’une telle structure idéale existe. Et, miracle, les lois d’échelle que vérifie l’arbre trachéobronchique sont très proches de celles prédites par la structure optimale. L’arbre réel est simplement un peu plus large que nécessaire, afin d’être robuste face à une possible constriction des voies aériennes. Et voilà comment l’on respire grâce à une structure quasi-fractale à la fois quasi-optimale et robuste.

Source : Mathématique de la planète Terre

Les statistiques sont une source inépuisable de découvertes intrigantes, y compris lorsqu’il s’agit de statistiques commerciales. La Compagnie de la Baie de Hudson par exemple a publié pendant près de 70 ans les quantités de fourrures vendues chaque année par les trappeurs Canadiens. Ces chiffres, qui sont une bonne estimation de la taille des populations animales chassées, laissent apparaître d’étonnantes périodicités dans les populations de lynx et de lièvres de la région entre 1850 et 1930.

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Parmi les animaux dits « sociaux », de nombreuses espèces se déplacent de façon collective, parfois de manière très impressionnante. Certaines nuées d’oiseaux sont de véritables spectacles visuels et peuvent regrouper des milliers d’individus. Certains bancs de poissons peuvent en compter encore bien plus. On y observe les mêmes phénomènes d’auto-organisation, qui ne semblent être guidés par aucun individu assurant un rôle de leader.

Lire la suite de l'article sur Mathématiques de la Planète Terre

La Chaussée des Géants est une formation volcanique située sur la côte d'Irlande du Nord. Elle se caractérise par environ 40'000 colonnes hexagonales verticales juxtaposées (colonnes ou orgues basaltiques). L'ensemble, érodé par l'action de la mer, évoque un pavage qui débute de la base de la falaise et disparaît dans la mer.

Pour en savoir plus : Wikipédia

Ouvrez n’importe quelle encyclopédie, cherchez sur Internet, ouvrez n’importe quel manuel scolaire, cherchez une image illustrant le phénomène des marées. Invariablement, vous trouverez une figure fausse !

Lire l'article d'un jour une brève

Le 21 juin est-il le jour le plus long de l’année ? Le jour du solstice d’été, le premier jour de l’été, oui, en effet, mais il faut tout de même un peu préciser les choses.

Lire l'article sur Mathématiques de la planète Terre 2013.

Quelques beaux cactus symétriques des serres du jardin botanique de Porrentruy.

Il existe sur le sable des déserts africains des cercles de fées, disques sablonneux dont le diamètre mesure de deux à cinquante mètres, bornés par des herbes hautes. Le centre de ces disques demeure aride tandis que la végétation croît uniquement sur leur pourtour. Ces formations bizarres intriguaient les biologistes qui, depuis nombre d'années, tentèrent de valider sans succès des théories telles que traces laissées au sol par la chute de météorites, terrains radioactifs ou toxiques, gaz remontant vers la surface du sol.
Voilà qu'aujourd'hui un scientifique allemand, au terme de huit années de recherche, attribue l'apparition de ces nombreux cercles aux termites des sables qui modèlent ainsi les sols désertiques. Il justifie sa position du fait que les seuls organismes repérés dans ces couronnes d'herbes furent ces insectes tant en Angola qu'en Namibie et en Afrique du Sud. Par le passé, d'autres chercheurs envisagèrent cette hypothèse, mais ne purent retracer, en creusant à la pelle dans ces cercles, de termites ou de termitières puisque ces insectes disparaissent rapidement au moindre dérangement. La technique du souffleur employée par ce chercheur allemand propulsa rapidement le sable ce qui permit d'apercevoir de petits nids de termites.
À l'intérieur des nouveaux cercles en train de se former, les termites procédaient à la destruction des racines. De l'avis de ce scientifique, voilà une preuve plausible que ces insectes créèrent ces disques. La formation de tels cercles stériles en leur centre engendre un drainage de l'eau profondément dans le sol, créant ainsi en quelque sorte des oasis pour ces insectes vivant dans un milieu désertique. Ces disques perdurent quelques dizaines d'années.

Références : Norbert Juergens The Biological Underpinnings of Namib Desert Fairy Circles. Science 29 March 2013: Vol. 339 no. 6127 pp. 1618-1621 DOI: 10.1126/science.1222999

Source : Sur-la-Toile


Namibie,le mystère des cercles de fées par grandeetoile

Le photographe japonais Yoji Ookata a découvert – et résolu – un étonnant mystère : un petit poisson-globe sculpte sur le sable au fond de l’eau de superbes labyrinthes symétriques. On les croirait faits de main d’Homme et ils servent semble-t-il à attirer madame et à protéger les œufs.
Ses photos font le tour du monde : par 25 m de fond, au large de l’île Amami-Ōshima, loin au sud du Japon, Yoji Ookata a découvert des dessins circulaires sculptés dans le sable, à la symétrie à peu près parfaite et d’environ 2 m de diamètre.
Un artiste humain pourrait en être fier et ces œuvres ont immédiatement été qualifiées de « crop circles », du nom de ces fresques immenses réalisées dans des champs cultivés par abattage sélectif des plants, visibles d’avions et que des esprits romantiques aiment à attribuer à des extraterrestres farceurs.

Une de ces étonnantes sculptures réalisées dans le sable, le long des côtes de l'île Amami-Ōshima, plus grande des îles Amami, dans l'archipel Nansai, au sud du Japon, non loin de Taïwan. Elles mesurent environ 2 mètres de diamètre. © Yoji Ookata NHK

Photographe professionnel du monde sous-marin, Yoji Ookata a voulu avoir le fin mot de l’histoire et s’est adjoint l’aide de collègues et d’une équipe de la chaîne de télévision japonaise NHK, qui en a d’ailleurs fait un documentaire, La découverte du siècle : le mystère des cercles sous-marins. Ce n'est pas la première fois que des plongeurs tombent par hasard sur des étrangetés inconnues de la science. L'an dernier, Scott Gardner observait et filmait un poisson utilisant un outil.
Le créateur de ces œuvres sous-marines a rapidement été débusqué : c’est un tétrodon, un de ces poissons-globes qui se gonflent pour échapper à un prédateur. Ils recèlent souvent du poison et c’est à ce groupe qu’appartient le célèbre fugu, prisé des Japonais malgré son poison mortel et qui impose un découpage très précis avant d’être consommé.

Les femelles aiment les beaux dessins

Le poisson réalise sa sculpture en nageant un peu sur le côté et en frétillant beaucoup. Le sable est creusé en un sillon tandis que se forment parallèlement des petites dunes. Les observateurs l’ont même vu croquant des petits coquillages pour en disposer les restes, comme pour souligner ses dessins !
Pour quels spectateurs est faite cette œuvre d’art ? Pour les femelles de l’espèce, car l’auteur est semble-t-il toujours un mâle. Les observations ont montré que les sculptures ont d’autant plus de succès auprès des femelles que les dessins sont plus complexes. Si tout se passe bien, l’accouplement a lieu au centre du cercle et c’est là qu’incuberont les œufs.

Ce relief protégerait les œufs, pondus au centre, et les restes de coquillages disséminés par le mâle serviraient à nourrir les jeunes larves dans les premières heures de leur vie. © Yoji Ookata/NHK

Un mystère résolu... parmi tant d'autres

Les dessins joueraient alors un double rôle, expliquent les observateurs de cet étonnant comportement. Les sillons et les bosses de sable limiteraient les mouvements d’eau et réduiraient le risque que les œufs se dispersent. De plus, les fragments de coquilles disséminés dans les couloirs de ce labyrinthe ne seraient pas là dans un souci d’esthétique mais pour nourrir les larves fraîchement écloses.
Voilà donc le mystère éclairci mais les zoologistes ont sans doute encore des questions sans réponse, peut-être, par exemple, la confirmation du rôle protecteur de ces structures fragiles ou encore le nombre d’espèces réalisant ce genre d’exploit artistique. Et l’océan cache sans doute bien d’autres énigmes de ce genre !

Source : Futura-Sciences