Nirep

Une loi mathématique a été découverte dans les dunes de sable sur Terre et sur Mars

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Un nombre « étonnement cohérent » apparaît dans les ondulations d'une catégorie de dunes. Et cela se produit sur Terre comme sur Mars.

Un nombre « étonnement cohérent » apparaît dans les ondulations d’une catégorie de dunes. Et cela se produit sur Terre comme sur Mars.

Il existe des lois mathématiques universelles, constantes, qui se retrouvent notamment dans des formes géométriques qui nous entourent. Le nombre d’or est le ratio le plus connu, mais il y en a d’autres. Et des mathématiciens viennent d’en découvrir une toute nouvelle, comme ils le rapportent dans une étude publiée par Nature Communications, le 10 janvier 2022.

Leur découverte concerne un phénomène d’une rare beauté : les ondulations des grandes dunes de sable. Elles sont générées par de grands vents, qui viennent fouetter les grains de sable en leur faisant prendre cette forme ondulée. Ce sont des dunes de taille intermédiaire, comprise entre les petites ridules que vous voyez sur la plage et les gigantesques dunes assez stables dans les déserts. Cela représente donc quelques mètres. En anglais, elles sont nommées « mégaripples », traduisible par « mégaondulations ». Elles sont fragiles et évoluent vite.

On en trouve sur Terre, mais aussi sur Mars (bien que les sables et les vents ne s’y comportent pas exactement de la même façon que sur notre planète). Et que ce soit sur une planète ou sur l’autre, ces ondulations provoquées par les vents ont un point commun.

 

 

 

Une spécificité déjà connue de ces dunes de sable est un schéma répétitif que l’on trouve dans leur composition : quand ces ondulations de taille moyenne se forment, les grains intérieurs sont très fins quand ceux extérieurs sont très gros. Les dunes ne sont strictement jamais identiques, les vents frappent les grains de manière aléatoire, mais quoi qu’il arrive, leur composition sera toujours, systématiquement, ainsi. Ce schéma perdure à mesure que les ondulations évoluent au fil des vents.

Le constat est certes étonnant, mais les mathématiciens de l’université de Leipzig ont découvert, pour la première fois, une loi encore plus surprenante. Si vous divisez le diamètre des grains épais situés à l’extérieur, avec le diamètre des grains les plus fins à l’intérieur, le nombre obtenu est systématiquement similaire, « étonnement cohérent ».

Une loi établie avec des données terrestres et extraterrestres

Cette loi s’applique sur Terre… mais aussi sur la planète Mars. Les auteurs de cette étude ont étudié des échantillons provenant de Chine, d’Inde, d’Israël, de Namibie, de Jordanie, de l’état du Nouveau-Mexique (États-Unis) et de l’Antarctique. Mais s’y ajoutent des données issues des observations réalisées sur Mars par les sondes. La trouvaille a été ensuite testée dans des conditions de laboratoire, au sein d’un tunnel à vent.

« Une collection complète de données terrestres et extraterrestres, couvrant un large éventail de sources géographiques et de conditions environnementales, confirme l’exactitude et la robustesse de cette découverte théorique inattendue », expliquent les auteurs de la trouvaille.

La distribution de la taille des grains évolue conjointement avec l’évolution de ces dunes de taille moyenne, en suivant toujours cette loi : « une signature caractéristique de transport, à l’échelle du grain, est encodée dans les distributions de taille de grain ».

Cette découverte n’est pas sans utilité. Le nombre peut maintenant « être utilisé pour décider de manière plus fiable à quelle catégorie appartiennent les rides de sable récemment découvertes (…) et par quel processus physique de transport elles ont été formées ». Cela pourrait aussi être un outil très utile pour étudier Mars, et, en particulier, « mieux expliquer la formation de certaines nouvelles vagues de sable mystérieuses récemment observées sur Mars ».

La discussion continue sur Numerama

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Edited by Nirep
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Il y a 4 heures, Nirep a dit :

Si vous divisez le diamètre des grains épais situés à l’extérieur, avec le diamètre des grains les plus fins à l’intérieur, le nombre obtenu est systématiquement similaire, « étonnement cohérent ».

Une loi établie avec des données terrestres et extraterrestres

y a t'il eu une démonstration mathématique - physique  ou c'est une constatation expérimentale ?  (je n'ai pas le temps de lire l'article)

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Ce ne serait pas plutôt une loi de la physique ? Genre écoulement des fluides ...

 

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Il y a 6 heures, Alain 31 a dit :

Ce ne serait pas plutôt une loi de la physique ? Genre écoulement des fluides ...

théoriquement oui

il me semble que Etienne Guyon et JP Hulin ont travaillé sur le sujet, il y a bien longtemps

bien amicalement

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Petite remarque de vocabulaire: Ce n'est pas étonnement (nom) mais étonnamment (adverbe).

Sinon question de physique. La neige produit des formes identiques. Il serait intéressant de savoir si on trouve le même ratio avec cette matière de densité très différente.

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il y a une heure, michelectron a dit :

La neige produit des formes identiques. Il serait

identiques ?  tu en es certain ?

ou qui se ressemblent "vaguement"

les forces de cohésion entre les flocons de neige n'ont pas grand chose à voir avec les forces de frottements entre grains de sable, sans oublier les forces électrostatiques .....

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Le 14/01/2022 à 10:19, MARCOPOLE a dit :

y a t'il eu une démonstration mathématique - physique  ou c'est une constatation expérimentale ?  (je n'ai pas le temps de lire l'article)

La physique des dunes/tas de sable est notoirement connue pour être impossible à modéliser au niveau fondamental. On fait des simulation très "algorithmiques", où on a, par exemple, un "tas" de cubes qui, quand ils sont en surface, ont une probabilité d'arrachage par le vent et une probabilité de dépôt x cubes plus loin (avec divers degrés de raffinement, mais l'idée sous-jacente est souvent de ce type). Je serais extrêmement surpris qu'on ait réussi récemment à faire un truc de plus fondamental avec des vraies équations hydrodynamiques vu que le problème est plus fondamentalement de la tribologie (= du frottement) que de la mécanique des fluides.

Edited by dg2
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    • By M28
      Bonsoir  à  toutes  et  tous  ,  
       
      Me  revoilà        ,  petit  séjour  dans  cette  belle  région  avec  un  très  bon  ciel....mais  peu  de  réseau  avec  ma  clef  3G  ,  je  vais  voir  si  je  peux  poster  tout  ce  soir   
      Newton  maison  de  400  F/D  4  ,  en  mode   "  nomade  "  ,  miroir  SkyVision  en  Zerodur  ,  capture  avec  Genika  ,   traitement  avec  AS3!  et  AstroSurface  .
       

      Saturne  le  17/05/2022  à  03h21  TU  ,  caméra  ASI  462 MC  +  ADC  PA  MK2  +  Barlow  APM  2.7  ,  même  config  pour  toutes  les  autres  .
       

      la  p'tite  famille   ,  à  03h32  TU  .
       

      Mars  à   03h53  TU  ,  
       

      Jupiter   à  04h13  TU  ,  
       

      Vénus  à  04h31  TU  ,  caméra  ASI 290 MM  avec  filtre  UV  Astrodon  ,  même  config  qu'au  dessus  ,  une  Vénus  juste  pour  le  fun  ,    
       

      Jupiter  et  Vénus  bien  visible  à  cht'heure  
       

      les  p'tites  photos  d'ambiance   et  au  lit  le  Bibi     
       
      Michel  
    • By Diziet Sma
      Le sujet de physique-chimie du bac 2022 faisait la part belle à la planète Mars, avec ce très bel exercice qui valait la moitié de la note :
       
      https://labolycee.org/metropole-2022-jour-2
    • By COM423
      Bonjour,
       
      je vous propose un petit partage de l'alignement planétaire du moment, visible à l'aurore, un spectacle que je trouve tout simple et magique à la fois :
       
      * Les 4 planètes bien alignées (Neptune ne sort pas, le ciel est trop clair, dommage car elle là elle aussi !) :

       
      * et avec un peu plus de focale, mais on perd Saturne du coup :

      Photo prise sur trépied au 600D avec un cul de bouteille (Sigma 18/55 mm) que j'avais eu en bundle avec le 300D.
       
      En attendant la conjonction très serrée Vénus/Jupiter à la fin du mois
       
      Alignement "favorable" puisque le ciel est dégagé
       
      Bonnes observations à vous.
    • By dfremond
      Je fais suite a mon post concernant la recherche sur le nuage bizarre entrevu sur ma capture de Mars le 9-9-2020 aux environs de 0h40 TU
       
       
      Il se trouve que par le plus grand des hasard, le satellite Phobos passe justement exactement dans cette region de 0h30 a 0h53...Il fait un passage horizontal juste en dessous de la calotte polaire.  Et du coup  je me demandais s'il n'y avait pas un rapport, si l'image ne pouvait pas etre un artefact dû au passage de Phobos. Et finalement, en ce qui concerne le nuage rond dont il est question dans le post précédent, je ne pense pas qu'il puisse s'agir  d'une interference avec le passage de Phobos: l'image du nuage reste toujours fixée au meme endroit de la carte, tandis que phobos file bien plus vite. 
      Par conte, en voyant le trajet sur la simulation winjupos, j'ai eu la surprise de constater que j'ai deux images, correspondant aux temps moyens de 0h42m30 et 0h44m45 secondes sur lesquelles j'ai un spot qui est pile poil a l'endroit prevu par la simulation! Je me demande si je n'ai pas  imagé Phobos.. Bien sur, c'est à la limite de visibilité...
       
      Les positions prevues par winjupos
       
      0h42m30s tu
       

       
      0h44m45s tu
       

       
      Et le fichier gif ou on voit le tres discret spot pile a l'endroit prevu.
       

       
       
       
      Maintenant, si vous avez le temps, preferez visionner le fichier AVI, la compression du gif deteriore la lisibilté.
       
      phobos.avi
       
      Version agrandie et contraste accentué:
       

       
      version en AVI (22 megas)
       
      GRANDphobos3.avi
       
       
       
       
      J'attends de savoir ce que vous en pensez. 
       
       
    • By dfremond
       
      Bonjour

      J'ai lu avec grand interet le post de christophe Pellier nous annonçant la découverte d'un nouveau type de nuage martien grâce à une collaboration pro-amateur. Le nuage decouvert sur ses images, ainsi que celles d'Emmanuel Baudoin semble se  situer a une altitude inhabituelle, à savoir 90 km.
       
       
       
      Lire ce post m'a rappelé avoir vu des choses un peu surprenantes sur mes animations (et je crois que je ne suis pas le seul) . Ca m'a donné evidemment envie d'y aller voir de plus près, d'autant que la météo devient exécrable.
       
      La période pendant laquelle il me semblait voir des anomalies sur le terminateur commence debut septembre:
      Dans la nuit du 6 au 7, le seeing est tres turbulent mais la transparence est bonne, je filme pour une animation couleur qui ne restera pas dans les annales, mais j'ai la bonne idées de capturer avec filtre Bleu astronomik (type 2C)
       

       
      Version avec luminosité encore plus poussée.
       


      Sur deux images, on voit une espece de turgescence diaphane pres du treminateur en pourtour de la calotte Nord. Ces images ressemblent à ce que Christophe Pellier a vu a quelques jours pres. 
       Mais c'est surtout dans la nuit de 8 au 9 que le seing est excellent, et j'enchaine un vingtaine de captures sans reflechir..  A l'époque, je voyais bien un "truc" un peu lumineux autour de la calotte nord, mais ça devient encore plus parlant en refaisant la video avec le gamma à fond.
       

       
       
      version N&B
       

       
      On voit comme une tache blanche lumineuse et bien delimitée, semblant etre a une altitude elevée, car elle donne l'impression de légèrement se superposer à la calotte polaire. (illusion?).
      Il est tres difficile de situer exactement ce qui semble etre un nuage, (on en voit d'ailleurs un deuxieme plus petit a droite) mais en comparant à la simulation winjupos, il semble etre situé "à la louche" à 105° de longitude environ, et 45° N de latitude. Je me rend compte qu'il est situé un peu au nord et à l'est de Alba Patera qui culmine a 6700m.
       

       
      On aurait envie de les faire correspondre directement mais je pense que si on projette l'image vue sur la planisphere, on le retrouve dans cette position un peu décalée.. A moins que le nuage ne soit en altitude élevée, auquel cas il sera vu plus au nord et à l'est qu'il n'est vraiment? C'est peutetre ce qui se passe. Ce serait un nuage d'altitude élevée au dessus de Alba Patera.
       
      Pres du terminateur en region plus Sud, il y a deux grosses vagues nuageuses qui s'enfoncent dans le crepuscule en allongeant leurs ombres.  Je trouve ça frissonant de voir ça à cette distance. 
       
      J'ai encore des images étranges dans la nuit du 12 au 13 septembre: seeing turbulent, mais transparence bonne, et je capture betement, sans reflechir.. Et à l'epoque je ne trouve pas ça formidable, et je suis a deux doigts de les jeter à la poubelle.... Ce n'est que ces jours-ci, aprés avoir boosté la luminosité et le gamma, que j'ai un choc: on voit assez nettement deux nuages comme des especes de plumes semblant monter tres haut, toujours au dessus du terminateur en pourtour de la calotte.  
       
       
       
      J'ai reussi a booster encore la luminosité: là on voit que l'espece de panache prend naissance pres du point brillant. Je suis vraiment curieux de savoir de quoi il s'agit..  Des idées?
       

       
       
      L'animation gif a tendance a trop dégrader les images, il a fallu que je fasse un mp4  pour qu'on puisse bien voir,  mais il faut la telecharger, et la lire avec un lecteur sur votre ordi en boucle.
       
      Il faut cliquer sur ce lien
       
      Hypergamma.mp4
       
      Les "plumes" semblent prendre racine dans une zone ou on distingue deux petits points lumineux, dont je me demande si ce ne sont pas les restes de ce qu'on voyait le 8 septembre. Qu'en pensez vous?
       
       

      Et dire que j'ai failli tout jeter.... 
      Alors un conseil, gardez tout, et achetez vous de gros disques durs de plusieurs To... 
       
      A+
       
       
       
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