La science de la lumière.. le coucher de soleil sur les planètes du système solaire
Une pièce sombre avec d'épais rideaux suspendus à ses fenêtres, bloquant toute la lumière du soleil, mais un seul rayon a pu se glisser à travers un petit trou avec une grande grâce, ponctué par de la poussière volant autour de la pièce, se dirigeant vers un prisme de verre, et le rayon a été réfracté après avoir traversé le solide transparent. La surprise ahurissante est lorsque ce rayon - la lumière - passe d'une couleur - la couleur blanche - à plusieurs couleurs alignées dans un arrangement intéressant, que l'on appelle les sept couleurs du spectre .
Dans cette obscurité, le jeune scientifique Isaac Newton était plongé dans son isolement et réalisait sa simple expérience en étudiant et en analysant la lumière. Il n'a peut-être pas été le premier à voir les couleurs du spectre, mais il a certainement été le premier à affirmer que les rayons blancs de la lumière provenant du soleil ne sont rien d'autre qu'un mélange des couleurs du spectre. Le sept, lorsqu'il revint mettre un autre prisme de verre à l'envers devant ces rayons colorés, pour constater que les rayons se combinent et se mélangent. pour former une couleur blanche telle qu'elle était (1) .
Lier la lumière au mécanisme de la vision.. les théories philosophiques des Grecs
Les premières tentatives pour comprendre la nature de la lumière ont été d'essayer de lier la lumière au mécanisme de la vision, ce qui a donné lieu à des idées fausses, comme ce fut le cas à l'époque grecque entre les mains de plusieurs philosophes, comme le philosophe grec "Empédocle" du cinquième siècle avant JC, qui Il a développé la théorie des quatre éléments qui composent l'univers, qui sont le feu, l'air, la terre et l'eau. Empédocle a souligné que l'œil a été créé à partir du feu pour tenter d'expliquer comment est la vision, et que les flammes sortent de l'œil vers les corps, leur permettant de voir.2
Il a été suivi dans la même croyance plus tard par le mathématicien Euclide dans son livre "Eléments", ainsi que par le philosophe grec Ptolémée dans son livre "Optique", distinguant les couleurs, les tailles et les distances.
Cette croyance est restée fermement établie pendant de nombreux siècles, jusqu'à ce que l'âge d'or de la civilisation islamique ait brillé à l'ère du califat abbasside au VIIIe siècle après JC, et ait été représenté par la fondation de la Maison de la Sagesse dans la capitale, Bagdad, par Harun al- Rachid Vieux. Ce mouvement scientifique a contribué à l'émergence d'un groupe d'élite de scientifiques musulmans qui a changé le monde pour toujours.
"La vue ne perçoit aucune des choses visibles." La révolution d'Ibn al-Haytham
Du sein de l'âge d'or, l'étoile de l'opticien, le polymathe Al-Hassan bin Al-Haytham, l'auteur du célèbre livre "Al-Manahir" dans lequel il élabora sur les propriétés de la vue et des lumières, et corrigea les défauts avec laquelle les anciens sont tombés, en disant: Nous trouvons que la vue ne perçoit rien des choses visibles à moins qu'elle ne soit dans le voyant est une lumière, soit de lui-même, soit brillant sur lui des autres
Ibn al-Haytham rappelle ici que l'œil n'est rien d'autre qu'un outil qui reçoit des rayons provenant d'une source, après qu'ils soient tombés sur des objets. C'est peut-être l'explication la plus proche et la plus fidèle de la lumière qui a été développée depuis lors, mais il manque encore une entaille dans la réponse.
Les humains ont dû attendre encore mille ans pour que le monde confirme "Einstein" en 1905 avec sa théorie dans laquelle il dit que la lumière n'est pas une chose momentanée, mais a plutôt une vitesse spécifique, et que la vitesse de la lumière est la vitesse maximale dans Avec cette conclusion, l'autre moitié de la réponse est complétée, donc la lumière est porteuse d'informations spatiales aussi bien que temporelles.
La vitesse de la lumière... une découverte venue des lunes de Jupiter
La vitesse de la lumière dans le vide est de 300 000 kilomètres par seconde, ce qui signifie qu'elle peut faire sept fois et demie le tour du globe en une seconde seulement (car la circonférence de la Terre est de 40 000 kilomètres).
Les premières conclusions concluantes selon lesquelles la vitesse de la lumière est finie sont venues de l'astronome Ole Roemer au XVIIe siècle après avoir observé les lunes de Jupiter. Il a remarqué que les éclipses de lunes se produisent plus tôt que prévu lorsque la Terre est proche. De Jupiter, et à l'inverse, lorsque la Terre est loin de Jupiter, cela arrive plus tard que prévu.
Cela a conduit Romer à croire que la raison en était la différence de temps nécessaire à la lumière pour se déplacer entre les deux endroits, ce qui signifie que la lumière a une vitesse constante, et en mesurant la distance approximative entre la Terre et le soleil, et en calculant la différence de temps dans l'arrivée de la lumière des lunes de Jupiter, Romer a pu "Obtenir une valeur initiale de la vitesse de la lumière est de 214 000 kilomètres par seconde, et c'était la première grande valeur qui a dépassé l'imagination humaine."4
La nature de la lumière .. débats philosophiques depuis des milliers d'années
Bien sûr, la vitesse de la lumière n'a pas été la principale préoccupation des scientifiques intéressés tout au long de la période qui s'est écoulée, autant que leurs tentatives pour révéler ce qu'elle est, et pour divers phénomènes naturels, ils ont été divisés en deux groupes, dont certains ont dit que la lumière est des particules et d'autres ont dit que c'était des ondes mobiles.
Les philosophes naturels grecs croyaient en l'atomisme, ce qui indique que la matière dans l'univers est constituée de très petites unités, y compris la lumière, et ils ont appelé ces corps «atomes», et cela a été suivi par des siècles d'émergence de la philosophie mécanique (Philosophie mécanique) situé dans l'Europe du XVIIe siècle en préparation de la révolution industrielle, un terme suggérant que l'univers fonctionne comme une machine, de sorte que tout peut être décrit cinématiquement dans un cadre mathématique serré.
Parmi les pionniers de cette doctrine se trouvaient plusieurs philosophes tels que "Thomas Hobbs" et "René Descartes", et ils ont été suivis par le scientifique "Isaac Newton" qui est apparu au début de notre conversation alors qu'il était dans sa chambre noire, expérimentant avec en essayant de briser et de fragmenter le rayon de lumière, puis de le collecter et de le mélanger à nouveau.
Particules de lumière .. la bataille de "Newton" et "Huygens"
Newton a supposé que la lumière est constituée de très petits corps, qu'il a appelés "corpuscules" au lieu d'atomes, et leur a donné des photons avec des propriétés physiques telles que la taille, la couleur et la forme, mais sans masse, ainsi que des propriétés mécaniques qui leur permettent de interagir avec l'environnement. Newton a affirmé que la nature géométrique des deux monnaies de réfraction et de réflexion ne peut être expliquée que si la lumière est des particules, ou comme on l'appelle la moderne.5
À la même époque - en 1678 plus précisément - le philosophe naturel Christiaan Huygens est devenu l'opposant le plus important aux affirmations de Newton sur la nature de la lumière, car il a déclaré que le caractère des particules peut expliquer mathématiquement les équations de la réfraction et de la réflexion, mais ce qui ne peut pas être expliqué est la diffraction et l'interférence et la polarisation de la lumière (phénomènes physiques liés aux ondes lumineuses), et ces processus ne peuvent être expliqués que si la lumière est considérée comme des ondes.
L'expérience de la "double fente"... la naissance de la théorie de la dualité de la nature
L'affirmation de Huygens peut être illustrée par une simple expérience connue sous le nom d '"expérience à double fente", où la lumière est diffractée à travers deux fentes minces dans une barrière qui empêche le passage de la lumière, et par diffraction, les fentes se transforment en deux sources de lumière , et du fait de l'interférence des rayons émanant des deux fentes se dessine sur la barrière A l'extrémité opposée se trouvent des motifs qui combinent des franges claires et des ombres sombres, semblables aux phénomènes d'interférences constructives et destructrices dans les vagues lorsque l'eau est confinée et passe par des ouvertures étroites. Huygens et ses partisans avaient donc des preuves solides que la lumière ressemble à une onde.
L'expérience de la double fente a changé les concepts classiques dominants de la nature particulaire de la lumière et y a ajouté la nature ondulatoire
Ce schisme entre les deux théories a laissé un grand étonnement dans la communauté scientifique.Les deux théories ont été vérifiées en laboratoire, et les deux théories sont soutenues par deux systèmes mathématiques bien arrondis, mais chaque système chante séparément. Cela a incité les scientifiques à adopter plus tard l'idée de la double nature de la lumière, car il s'agit à la fois d'une onde et d'une particule.
Mais d'où vient la lumière et quelle était son origine dans l'univers en premier lieu ?
L'excès d'énergie de l'électron... Les émissions de photons qui éclairent l'univers
L'origine de l'existence de la lumière dans l'univers est due à la présence d'électrons chargés négativement qui tournent autour des noyaux des atomes sur des orbites variables, et en raison du mouvement constant de l'électron, il se déplace d'une orbite à l'autre selon le l'énergie qu'il possède.
Lorsque l'électron gagne plus d'énergie en raison de la chaleur, par exemple, il a tendance à s'éloigner du noyau et à se déplacer vers des orbites plus élevées, et parce que l'électron en même temps est toujours à la recherche de stabilité, il cherche à revenir sur son orbite naturelle, mais pour revenir, il doit se débarrasser de l'excès d'énergie qu'il a gagné.
Newton et Al-Hasan bin Al-Hathim ont tous deux contribué à l'optique moderne
Et cette énergie dont dispose l'électron est émise sous forme d'émissions lumineuses sous forme de paquets de très petites particules, appelées photons. Et en fonction de la quantité d'énergie émise, l'énergie de chaque photon diffère de l'autre, et la longueur et la fréquence de son onde diffèrent également, et donc la différence se produit dans les couleurs rayonnées, par exemple, les atomes de sodium émettent des photons de courte longueur d'onde , et émettent ainsi une lumière jaune.7
Le photon est responsable de l'existence de rayons électromagnétiques de différentes longueurs d'onde, y compris les rayons visibles ou simplement la lumière, qui sont des rayons que l'œil humain peut percevoir, y compris les rayons invisibles de différentes longueurs d'onde tels que les rayons infrarouges et ultraviolets et d'autres qui ne peuvent pas être perçus par l'oeil.
Le phénomène de dispersion... la magie du coucher de soleil sur la planète Terre
Le rayon de lumière du Soleil est blanc et comprend toutes les couleurs du spectre avec des longueurs d'onde comprises entre 400 et 700 nanomètres (un milliardième de mètre), commençant par le rouge, avec la longueur d'onde la plus longue et se terminant par le bleu/ violet, avec la longueur d'onde la plus longue longueur d'onde la plus courte.
Et parce que la lumière n'a pas besoin d'un support matériel pour se transmettre, elle peut voyager dans le vide à la vitesse la plus rapide possible, parcourant de vastes distances dans l'univers, et lorsqu'elle atteint la Terre, elle entre en collision avec l'atmosphère, qui contient des millions de gaz volatils. qui absorbent l'énergie du photon, puis diffusent la lumière dans des directions dispersées. .
Le phénomène de diffusion ou diffusion de la lumière peut s'expliquer par le fait que la couleur avec l'onde la plus courte - le violet et le bleu - domine et s'étale plus que le reste des couleurs lorsqu'une collision se produit entre la lumière et les atomes, donc le ciel apparaît bleu une grande partie de la journée.
Coucher de soleil sur Terre et coucher de soleil sur Mars
Et lorsque le soleil est à l'horizon, le trajet des rayons du soleil pour le spectateur est plus long, ce qui signifie que les rayons entreront en collision avec plus d'atomes d'air jusqu'à ce qu'ils soient dispersés et que toute la couleur bleue soit dispersée, alors nous n'obtenons que la couleur avec la vague la plus longue - rouge et orange - au coucher ou au lever du soleil.
Le phénomène de diffusion dépend du type d'atomes présents dans l'atmosphère, et comme l'azote gazeux est dominant dans notre atmosphère, nous voyons le ciel en bleu au lieu de vert, et nos yeux sont plus sensibles au bleu qu'au violet.8
Les corps du système solaire... un coucher de soleil aux couleurs capricieuses
Étant donné que les heures de coucher et de lever du soleil à la surface de la planète portent des images dramatiques pleines d'excitation et de suspense, cela a suscité l'imagination des amateurs et des artistes pour simuler le moment du coucher du soleil dans d'autres mondes éloignés du monde de la Terre, et sans aucun doute, le l'excitation ne s'est pas arrêtée à la surface de notre planète seulement.
Mercure possède une atmosphère très fine - elle est à peine capturée - composée d'atomes volatils par le vent solaire, et le soleil, du fait de sa proximité avec lui, apparaît trois fois plus gros qu'il n'apparaît de la Terre.
Quant à la planète Vénus, elle est à l'opposé de ce qu'elle apparaît depuis la Terre, car Vénus est appelée la planète de l'amour en raison de sa luminosité constante telle qu'elle apparaît depuis la planète Terre, mais il n'y a aucun signe d'amour dans sa réalité. temps.
Coucher de soleil vu de différents mondes du système solaire
Mais en regardant de la surface de Mars, par exemple, contrairement à la rougeur du coucher de soleil sur Terre, le coucher de soleil sur Mars est bleu pour ceux qui le regardent de là, tandis que le ciel pendant la journée est de la couleur de la rouille dans le poussière.
Le ciel de la Terre reste le plus intéressant et le plus rassurant parmi les corps. L'atmosphère terrestre protège la planète des rayons nocifs qui sont transmis avec les rayons visibles, et nous avons toujours des scènes volatiles du manteau du ciel, de l'obscurité complète la nuit, ornée d'étoiles avec son éclat, puis les couleurs du ciel alternent entre le rouge, l'orange, le jaune et le bleu, et il n'y a rien de mal à un peu de rose quand les cœurs tremblent et les yeux s'excitent.
Sources:
[1] Marzani, Barbara (2018). Comment Isaac Newton a changé notre monde. Extrait de : www.biography.com
[2] Kingsley, Scarlett (2020). Empédocle. Extrait de : www.plato.stanford.edu
[3] Al-Hasan bin Al-Haytham (1021). Paysage. page 66
[4] Nix, Elizabeth (2014). Qui détermine la vitesse de la lumière ? Extrait de : www.history.com
[5] Kloss, Hélène (2018). Comment nous avons connu l'univers : la lumière et la matière. Extrait de : www.thestargarden.co.uk
[6]Allen, Rhett (2013). La lumière est-elle une onde ou une particule ? Extrait de : www.wired.com
[7] Oriel, Marc (2017). Comment un photon est-il créé ? Extrait de : www.sciencing.com
[8] (2017). Qu'est-ce qui détermine la couleur du ciel au lever et au coucher du soleil ? Université du Wisconsin. Extrait de : www.sciencedaily.com
https://doc.aljazeera.net/%D8%AA%D9%82%D8%A7%D8%B1%D9%8A%D8%B1/%D8%B9%D9%84%D9%85-%D8%A7%D9%84%D8%B6%D9%88%D8%A1-%D9%84%D8%BA%D8%B2-%D8%A7%D9%84%D9%86%D9%88%D8%B1-%D8%A7%D9%84%D8%B0%D9%8A-%D8%AD%D9%8A%D8%B1-%D8%A7%D9%84%D8%A5%D9%86%D8%B3%D8%A7%D9%86-%D9%85/