How quantum mechanics explains global warming - Lieven Scheire

Traducteur: Elisabeth Buffard Relecteur: Nhu PHAM

Vous avez probablement entendu dire

You've probably heard that

carbon dioxide is warming the Earth,

que le dioxyde de carbone réchauffe la Terre,

but how does it work?

mais comment ça marche ?

Is it like the glass of a greenhouse

Est-ce que c'est comme le verre d'une serre

or like an insulating blanket?

ou comme une couverture isolante ?

Well, not entirely.

Eh bien, pas tout à fait.

The answer involves a bit

La réponse comprend un peu

of quantum mechanics, but don't worry,

de mécanique quantique, mais ne vous inquiétez pas,

we'll start with a rainbow.

on va commencer par un arc-en-ciel.

If you look closely at sunlight separated

Si on observe la lumière du soleil dissociée à travers un prisme,

through a prism,

you'll see dark gaps where bands of color went missing.

on verra des espaces noirs là où il manque de la couleur.

Where did they go?

Où est-elle passée ?

Before reaching our eyes,

Avant d'atteindre nos yeux,

different gases absorbed those

des gaz divers on absorbé

specific parts of the spectrum.

ces parties spécifiques du spectre.

For example, oxygen gas snatched up

Par exemple, le gaz d'oxygène a piqué une partie de la lumière rouge foncé,

some of the dark red light,

and sodium grabbed two bands of yellow.

et le sodium s'est emparé de deux bandes de jaune.

But why do these gases absorb

Pourquoi ces deux gaz ont-ils absorbé des couleurs spécifiques de lumière ?

specific colors of light?

This is where we enter the quantum realm.

C'est là que nous entrons dans le royaume quantique.

Every atom and molecule has a set number

Tous les atomes et molécules ont un nombre donné

of possible energy levels for its electrons.

de niveaux d'énergie possibles pour leurs électrons.

To shift its electrons from the ground state

Pour faire passer ces électrons de l'état plancher à un niveau supérieur,

to a higher level,

a molecule needs to gain a certain amount of energy.

une molécule a besoin de gagner une certaine quantité d'énergie.

No more, no less.

Ni plus, ni moins.

It gets that energy from light,

Elle tire cette énergie de la lumière,

which comes in more energy levels than you could count.

qui se présente en plus de niveaux d'énergie qu'on peut compter.

Light consists of tiny particles called photons

La lumière est composée de petites particules appelées photons

and the amount of energy in each photon

la quantité d'énergie dans chaque photon correspond à sa couleur.

corresponds to its color.

La lumière rouge a une énergie plus faible et des longueurs d'ondes inférieures.

Red light has lower energy and longer wavelengths.

Purple light has higher energy and shorter wavelengths.

La lumière violette a une plus grande énergie et des longueurs d'ondes plus courtes

Sunlight offers all the photons of the rainbow,

La lumière du soleil offre tous les photons de l'ac-en-ciel,

so a gas molecule can choose

alors une molécule de gaz peut choisir

the photons that carry the exact amount of energy

les photons qui transportent la quantité exacte d'énergie

needed to shift the molecule to

nécessaire pour faire passer la molécule à son niveau d'énergie suivant.

its next energy level.

When this match is made,

Quand l'appariement est fait,

the photon disappers as the molecule

le photon disparait alors que la molécule gagne son énergie,

gains its energy,

and we get a small gap in our rainbow.

et nous avons un petit espace vide dans notre arc-en-ciel.

If a photon carries too much or too little energy,

Si un photon transporte trop ou trop peu d'énergie,

the molecule has no choice but

la molécule n'a pas d'autre choix que de le laisser passer.

to let it fly past.

This is why glass is transparent.

C'est pour ça que le verre est transparent.

The atoms in glass do not pair well

Les atomes du verre ne s'apparient pas bien

with any of the energy levels in visible light,

avec aucun des niveaux d'énergie de la lumière visible,

so the photons pass through.

donc les photons passent au travers.

So, which photons does carbon dioxide prefer?

Alors, quels photons le dioxyde de carbone préfère-t-il ?

Where is the black line in our rainbow

Où se trouve la ligne noire de l'arc-en-ciel qui explique le réchauffement mondial ?

that explains global warming?

Well, it's not there.

Eh bien, elle n'est pas là.

Carbon dioxide doesn't absorb light directly

Le dioxyde de carbone n'absorbe pas directement la lumière du soleil.

from the Sun.

It absorbs light from a totally

Il absorbe la lumière d'un corps céleste entièrement différent.

different celestial body.

One that doesn't appear to be emitting light at all:

Qui ne semble pas émettre du tout de lumière : la Terre.

Earth.

If you're wondering why our planet

Si vous vous demandiez pourquoi notre planète ne semble pas luire,

doesn't seem to be glowing,

it's because the Earth doesn't emit visible light.

c'est parce que la Terre n'émet pas de lumière visible.

It emits infared light.

Elle émet une lumière infrarouge.

The light that our eyes can see,

La lumière qu'on peutt voir, qui contient toutes les couleurs de l'arc-en-ciel,

including all of the colors of the rainbow,

is just a small part of the larger spectrum

n'est qu'une petit partie du grand spectre

of electromagnetic radiation,

de rayonnement électromagnétique,

which includes radio waves, microwaves,

qui comprend les ondes radio, les microondes,

infrared, ultraviolet, x-rays,

les infrarouges, les ultraviolets, les rayons X et le rayons gamma.

and gamma rays.

Il semble étrange de penser que ces choses sont de la lumière,

It may seem strange to think of these things as light,

but there is no fundamental difference

mais il n'y a pas de différence fondamentale

between visible light and other electromagnetic radiation.

entre la lumière visible et les autres rayonnements électromagnétiques.

C'est la même énergie, mais à un niveau plus élevé ou plus faible.

It's the same energy,

but at a higher or lower level.

In fact, it's a bit presumptuous to define

Il est un peu présomptueux de définir la lumière visible d'après nos limites.

the term visible light by our own limitations.

After all, infrared light is visible to snakes,

Après tout, la lumière infrarouge est visible pour les serpents,

and ultraviolet light is visible to birds.

et la lumière ultraviolette est visible pour les oiseaux.

If our eyes were adapted to see light of

Si nos yeux étaient adaptés pour voir la lumière de 1900 megahertz,

1900 megahertz, then a mobile phone

un téléphone portable serait une lampe torche,

would be a flashlight,

and a cell phone tower

une antenne de téléphone cellulaire ressemblerait à une lanterne géante.

would look like a huge lantern.

Earth emits infrared radiation

La Terre émet un rayonnement infrarouge

because every object with a temperature

car tous objets ayant une température

above absolute zero will emit light.

au dessus du zéro absolu émet de la lumière.

This is called thermal radiation.

Ce qu'on appelle le rayonnement thermique.

The hotter an object gets,

Plus un objet devient chaud,

the higher frequency the light it emits.

plus la fréquence de la lumière qu'il émet est élevée.

When you heat a piece of iron,

Quand vous chauffez un morceau de fer,

it will emit more and more frequencies of infrared light,

il émettra de plus en plus de fréquences de lumière infrarouge,

and then, at a temperature of around 450 degrees Celsius,

à une température d'environ 450°C,

its light will reach the visible spectrum.

sa lumière atteindra le spectre visible.

D'abord, il aura l'air rougeoyant.

At first, it will look red hot.

And with even more heat,

Avec encore plus de chaleur, il brillera d'une lumière blanche

it will glow white

with all of the frequencies of visible light.

avec toutes les fréquences de la lumière visible;

C'est comme ça que les ampoules classiques ont été conçues

This is how traditional light bulbs

were designed to work

et pourquoi elles sont un tel gaspillage.

and why they're so wasteful.

95% of the light they emit is invisible to our eyes.

95% de la lumière qu'elles émettent est invisible à nos yeux.

It's wasted as heat.

C'est un gaspillage de chaleur.

Le rayonnement infrarouge de la Terre s'échapperait vers l'espace

Earth's infrared radiation would escape to space

if there weren't greenhouse gas molecules

s'il n'y avait les molécules de gaz à effet de serre dans notre atmosphère.

in our atmophere.

Tout comme l'oxygène préfère les photons rouge foncé,

Just as oxygen gas prefers the dark red photons,

carbon dioxide and other greenhouse gases

le dioxyde de carbone et d'autres gaz à effet de serre

match with infrared photons.

s'apparient à des photons infrarouges.

Ils apportent la bonne quantité d'énergie pour faire passer les molécules de gaz

They provide the right amount of energy

to shift the gas molecules into their higher energy level.

à leur plus haut niveau d'énergie.

Shortly after a carbon dioxide molecule

Peu après qu'une molécule de dioxyde de carbone

absorbs an infrared photon,

ait absorbé un photon infrarouge,

it will fall back to its previous energy level,

elle retombera à son niveau d'énergie précédent,

and spit a photon back out in a random direction.

et recrachera un photon dans une direction aléatoire.

Some of that energy then returns

Une partie de cette énergie reviendra

to Earth's surface,

à la surface de la Terre, provoquant un réchauffement.

causing warming.

The more carbon dioxide in the atmosphere,

Plus il y a de dioxyde de carbone dans l'atmosphère,

the more likely that infrared photons

plus il y aura de photons infrarouges

will land back on Earth

susceptibles de retomber sur la Terre et de changer notre climat.

and change our climate.