Océans de la Terre et pourcentage

SurfaceOceans

Dans l’image ci-dessus, on lit que la Terre est composée à plus de 70% d’eau.

Mais cela risque d’être interprété au premier degré, et à tort, sous-entendant que la Terre contiendrait 70% d’eau dans sa structure, comparable au corps humain qui contient 66% d’eau en masse.

En réalité, il aurait mieux valu dire que 70% de la superficie du globe terrestre est recouverte d’eau, sachant que la masse d’eau sur Terre est significativement plus faible que la masse terrestre totale.

Le journalisme actuel ne sait-il plus tourner les phrases avec une précision suffisante ?…

Bref, 70% de la surface de la Terre, c’est de l’eau. Mais en moyenne, les océans ont une profondeur d’environ 5 km, l’épaisseur d’eau représente à peine 0,08% du rayon du globe terrestre. Quant à la masse d’eau, on va d’abord en calculer le volume : 850 millions de kilomètres cubes. Cela paraît beaucoup d’eau, énormément. Et 850 millions de km cubes, sachant qu’un km cube équivaut à 1 milliard de tonnes d’eau, alors sur Terre il y a 850 millions de milliards de tonnes d’eau. Énorme, me direz-vous ? Pas autant que la masse totale de la Terre qui est environ 6 mille milliards de milliards de tonnes. En résumé, la masse de l’eau sur Terre représente seulement 0,014% de la masse terrestre, ce qui est négligeable. Si on récupérait toute l’eau sur Terre pour en faire une boule, cette boule d’eau aurait alors un diamètre de 1176 km, nettement plus petite que la Terre qui a un diamètre de 12756 km.

Puis finalement, le synopsis parle des OVNI… On ne peut pas conclure à l’existence d’extraterrestres quand on sait qu’un OVNI est par définition un objet volant non identifié : si un bidule n’est pas identifié, il est inconnu, on n’en connaît pas la nature, et on ne peut guère tirer une conclusion. Une soucoupe volante piloté par des aliens, si cela était observé, ce serait alors un engin clairement identifié, et donc ce ne serait plus un OVNI. Et dans la démarche scientifique, ce sont les preuves matérielles qui viennent étayer des faits objectifs, tandis que des témoignages seuls ne constituent en aucun cas des preuves…

 

John Philip C. Manson

 

Publicités

Estimation de la proportion des océans du globe selon la méthode de Monte Carlo

Comme un morpion malpoli, insultant et débile (dont le message a été supprimé par Yahoo depuis…) ne m’a pas pris au sérieux quand j’avais raconté que l’on peut estimer la proportion de la surface des océans du globe par rapport à la surface totale au moyen d’une méthode statistique, alors je vais prouver que c’est possible dans le présent article.

Description de la méthode :

On pixelise la surface du globe terrestre en un grand nombre de points disposés aléatoirement (ça tombe au hasard soit en mer, soit sur continent). Ensuite on compte le nombre de points situés dans les océans par rapport au nombre total de points.

Cette méthode statistique est connue sous le nom de méthode de Monte Carlo. Cette méthode sert même à déterminer la valeur du nombre π. Hé oui, ça marche avec des méthodes aléatoires. N’en déplaise à certains, hein…

Historiquement, le véritable développement des méthodes de Monte-Carlo s’est effectué sous l’impulsion de John von Neumann et Stanislas Ulam notamment, lors de la Seconde Guerre mondiale et des recherches sur la fabrication de la bombe atomique. À l’époque, il fallait trouver des moyens de calculer plus vite ou de gagner du temps. Cela peut paraître paradoxal, mais les méthodes aléatoires ça marche. Sinon, cela aurait été de la folie de s’en servir inutilement en temps de guerre, n’est-ce pas ?…

J’ai conçu un programme en langage Perl. La latitude géographique est dans l’intervalle -90° et +90°, et la longitude géographique est dans l’intervalle -180° et +180°. Le signe de chaque valeur a 50% de chances d’être négatif et 50% d’être positif.

Voici le code source du programme Perl :

#!/usr/bin/perl

for ($stat = 1; $stat <= 30; $stat++)
{
$boolean1 = rand();
$boolean2 = rand();
$signe1 = 1;
$signe2 = 1;

if ($boolean1 < 0.5)
{
$signe1 = -1;
}
if ($boolean2 < 0.5)
{
$signe2 = -1;
}
$latitude = $signe1 * rand(90);
$longitude = $signe2 * rand(180);
print « $latitude,$longitude \n »;
}

En exécutant le programme, j’obtiens une liste de 30 coordonnées géographiques. Je reporte chacune sur le site de https://maps.google.fr. Et j’examine sur quel endroit ça tombe sur le globe terrestre.

Voici la liste des 30 coordonnées obtenues aléatoirement :

61.1818135145515,174.455953265919 : Mer de Bering
63.1572301987557,130.94970081205 : Russie continentale, près de Yakoutsk
27.1788839660237,109.158485777037 : Chine continentale
-34.2470709784551,-60.8486417803449 : Argentine, près de Rojas
30.2648982735253,149.441613619355 : Océan Pacifique, près de la fosse du Japon
-41.447058743573,-162.897429882856 :Océan Pacifique Sud
31.3210105706191,43.0036188922723 : Irak, près de Karbala et de Arar, zone désertique
51.0959386159527,140.353727370045 : Russie continentale, en face de l’île Sakhaline
10.7073637661307,14.7055933236143 : Afrique continentale, près de N’Djamena
72.0511604726763,13.7606796791616 : Mer de Norvège
-3.16467506922542,-118.088800153522 : Océan Pacifique Sud
57.1933402046566,125.42001226909 : Russie
15.0156951780626,23.6173422545232 : Soudan, Afrique
0.693272879419204,105.634334319018 : Mer de Chine méridionale, près de Singapour
5.6853994567647,144.171775358691 : Océan Pacifique Nord
57.1193557755404,142.38070063337 : Mer d’Okhotsk
-3.41863738565195,-32.5558904626026 : Océan Atlantique Sud
-43.4005580335695,-141.274953581579 : Océan Pacifique Sud
-59.1408893833474,-14.057973746069 : Océan Atlantique Sud
-43.7273570900159,-38.1967736934708 : Océan Atlantique Sud
-60.9623306576857,-159.857997835532 : Océan du Sud, près de l’Antarctique
-61.7294340657307,-136.373618618663 : Océan du Sud, près de l’Antarctique
-38.407476056716,-89.1450323175193 : Océan Pacifique Sud
-18.5078245475625,-178.966282115071 : Océan Pacifique, près de Wallis et Futuna
34.7556621320018,100.282355112638 : Chine continentale
20.3173332238488,58.0407740428225 : Mer d’Arabie, entre l’Inde et l’Arabie
-68.7392298501737,-21.4141647990727 : Océan du Sud, près de l’Antarctique
7.06014342079737,11.2906061065463 : Afrique continentale, Nigeria
21.5626404513493,135.18144372669 : Océan Pacifique Nord
27.0773473134182,90.1556991052541: Bhoutan, Asie

  • Bilan : il y a 19 points situés dans les océans par rapport à 30 points du globe au total. Avec l’échantillon de 30 coordonnées, le résultat montre ici que les océans occupent 63,33% de la surface du globe. On n’est pas trop loin des 70% attendus. Avec un échantillon de dizaines de milliers de coordonnées, ou des millions, la précision est sensiblement meilleure. Avec seulement 30 coordonnées, l’échantillon reste insuffisant, mais il a juste servi d’exemple pour l’article ici. Il est possible d’améliorer le code du programme pour rendre la besogne plus rapide, et en ayant un échantillon plus représentatif.

Voici le code source modifié :

for ($stat = 1; $stat <= 30; $stat++)
{
$boolean1 = rand();
$boolean2 = rand();
$signe1 = 1;
$signe2 = 1;
if ($boolean1 < 0.5)
{
$signe1 = -1;
}
if ($boolean2 < 0.5)
{
$signe2 = -1;
}
$latitude = $signe1 * rand(90);
$longitude = $signe2 * rand(180);
$url = « maps.google.fr/maps?q »;
print « <a href=\ »$url=$latitude,$longitude\ »>Position n° $stat</a> \n »;
}

© 2013 John Philip C. Manson

Retour sur le CO2 et le pH des océans

L’analyse critique continue à travers le web.

Par exemple, voici une copie d’écran d’un paragraphe de Wikipedia sur l’acidification des océans :

evo-acidity

+30% d’acidité pour une baisse de 0,1 point de pH ? La chimie minérale permet de vérifier ça avec la formule qui relie le pH et les rapports de concentration des molécules selon une fonction de logarithme décimal.

Le calcul est formel : +30% de CO2 équivaut à baisser le pH de 0,18 point et non pas 0,1 ; et 0,1 point de pH en moins équivaut à +25,89% de CO2 et non pas 30%.

Les problèmes écologiques sont une réalité préoccupante, mais pour commencer il vaudrait mieux que les médias diffusent des données correctes, sinon ce serait prendre le risque de décrédibiliser l’écologie scientifique. La science n’est pas un instrument politique : on a le devoir de prendre les faits comme ils le sont.

Voici ensuite une copie d’écran d’une page web :

acidification

Plutôt qu’évoquer un triplement de l’acidité, mieux vaudrait dire triplement de la concentration en CO2 par rapport à l’hydrogénocarbonate. L’acidité concerne les ions H3O⁺.

Que dit la loi logarithmique décimale du pH pour un triplement de la concentration en CO2 ? Hé bien, je vais vous le dire.

pH = pKa + log ([HCO3⁻]/[CO2])

pH actuel = environ 8,2

pKa = 6,37

Donc si je triple la concentration marine en CO2 par rapport au taux actuel de CO2 dans la mer, alors on a une diminution de pH de 1,1 point (d’après l’équation de Henderson-Husselbach). Mais pas de 0,2 à 0,4 point de pH.

Autre calcul : diminuer le pH de 0,2 ou 0,4 point, c’est multiplier la concentration de CO2 par 1,22 ou par 1,49, soit une élévation en CO2 de 22,14% ou de 49,18%. Mais ce n’est pas un triplement du CO2…

  • Notons bien que les problèmes écologiques demeurent réels et l’on doit s’en occuper de la façon la plus rationnelle, sans aucune forme d’idéologie. Mais les médias devraient montrer plus de rigueur dans la diffusion d’informations scientifiques. À chaque fois qu’on épluche les médias sur les chiffres dans un domaine scientifique délicat et complexe où les sciences ont un rôle interdisciplinaire, ça ne colle pas, ou alors il manque des détails essentiels, et parfois ce n’est pas sourcé. C’est quasi-systématique. Y a t-il trop de littéraires dans le journalisme scientifique ? La question peut paraître gonflée de ma part, mais il fallait finir par se poser la question, c’est devenu inévitable. De mon propre avis, pour faire du journalisme scientifique, il faut avoir nécessairement acquis les connaissances de base en physique et en chimie, et avoir même des notions fiables même en astronomie. La science c’est passionnant comme un jeu, mais c’est surtout un métier sérieux dans lequel le risque d’erreurs est grand et l’on se doit d’être prudent et en éveil constant, avec surtout une dose mortelle d’esprit critique. 😉

Dans le contexte des bonnes questions à se poser en physique et en chimie, voici ma liste ci-dessous. Je ne nie pas les problèmes écologiques qui sont réels, mais en science on a le droit de poser toutes les questions. Je n’affirme rien de définitif, je pose seulement des questions.

  • L’eau de mer contient du HCO3⁻ (hydrogénocarbonate), est-elle une solution tampon avec le couple acidobasique HCO3⁻/CO2 ? Si oui, le pH d’une solution tampon varie t-il peu avec une acidification ou une alcalinisation ?
  • Quand on réalise une expérience avec de la glace carbonique dans un cours en classe pour montrer les effets acides du CO2 dans la mer, et que l’on plonge de la glace carbonique dans l’eau de mer pour en mesurer le pH, mais que c’est là une dissolution de CO2 jusqu’à saturation (donc en faisant passer un pH de 8,2 à environ 5,4 minimum), tandis que dans la réalité il y a que 0,03% de CO2 dans l’air et qu’une partie est soluble et que c’est un acide faible, n’y a t-il pas une forme de malhonnêteté intellectuelle ? Ne vaut-il pas mieux d’expérimenter avec des quantités identiques que celles de la nature pour évaluer la réalité de la situation présente ? Par exemple, ne vaudrait-il pas mieux de tenter de comparer l’acidité d’une cuve d’eau de mer en l’absence de CO2 dissout (et en atmosphère exempte de CO2) avec une cuve d’eau de mer en présence de CO2 atmosphérique dont on évalue la dissolution dans l’eau de mer ? Mais dissoudre de la glace carbonique comme un bourrin, n’est-ce pas aller dans l’extrême, et dériver vers l’alarmisme idéologique dans le but de marquer les esprits ? La peur n’enseigne que l’obéissance à une idéologie. Le raisonnement seul (ainsi que la rigueur des observations) doit nous aider à comprendre, connaître et trouver des solutions réalistes, fiables  et saines.
  • Les animaux marins à coquilles sont des espèces très anciennes (il y a 630 millions d’années, à la fin du Précambrien). Or dans le passé lors des différentes ères, le taux en CO2 atmosphérique était nettement supérieur (jusqu’à plus de 25 fois) au taux actuel (le taux actuel en CO2 est bas en comparaison des taux lors de la longue histoire de la Terre, voir l’image ci-dessous), alors est-ce que l’eau de mer a été très acide à ces époques, et que ça a fait crever tous les animaux à coquilles ? Pourtant, les espèces actuelles sont des descendantes des espèces préhistoriques, elles existent encore sinon elles ne seraient plus là. Alors, l’acidité océanique fait-elle périr absolument tous les mollusques et crustacés ? La survie des espèces n’est-elle pas la preuve d’une adaptation ? Depuis le Cambrien, l’eau de mer était probablement nettement plus « acide » que maintenant, et les espèces marines durent s’adapter à l’alcalinisation océanique. Du Permien jusqu’au Jurassique, les océans ont dû probablement s’acidifier. Cependant, les espèces à coquilles existent toujours, et ne se sont pas éteintes.

co2prehisto

 

Image de Science-et-Avenir, juin 2008, page 22 :

© 2013 John Philip C. Manson