La longue histoire de la Terre

Si l’histoire de la Terre représente une part significative de l’histoire de l’Univers en entier, elle est extrêmement longue est il est assez difficile de se représenter de telles durées. Pour remettre les choses en perspective, sur ce schéma simplifié où chaque case représente 10 millions d’années, notre civilisation (depuis l’invention de l’écriture, il y a environ 5400 ans), tient, temporellement, dans l’épaisseur du dernier trait …

Le Mont Blanc vu de Bourgogne

Par beau temps, il est courant d’apercevoir le Mont Blanc depuis Dijon, à 218 km de distance.

L’utilisation des données Google Earth, ainsi qu’un calcul simple de la réfraction atmosphérique, permet de comprendre exactement ce que l’on voit.

Précision à toutes fins utiles : eh non, la Terre n’est pas plate !!!

Photo : Vincent BOUDON

La Lune et les naissances

« Toutes les sage-femmes vous le diront, à la pleine Lune, c’est la folie à la maternité ». Et pourtant, non. Les données ne montrent absolument rien de tel.

Voici les données françaises de l’INSEE de toutes les naissances de 1968 à 2020, classées par jour de lunaison. On n’observe absolument aucune variation statistiquement significative.

Le panneau du bas donne la « valeur p » qui est la probabilité, ici pour chaque jour de lunaison, de trouver un écart à la moyenne (de 2118 naissances par jour) au moins aussi « extrême » que celui observé. On est très au-delà des seuils usuels de 5 % et 1 %.

La Lune n’influence donc pas les naissances. Si tel avait été le cas, il aurait fallu en trouver le mécanisme exact. Mais cela est inutile, vu l’absence de phénomène. Comme le disait Fontenelle dans son texte « La dent d’or », « Assurons nous bien du fait, avant de nous inquiéter de la cause » !

Les données de l’INSEE :
https://www.insee.fr/fr/statistiques/5414759?sommaire=5414771

Une algorithme de calcul de la phase lunaire en fonction de la date:
https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1964LAstr..78..354P/abstract

Une remarque souvent faite est que beaucoup d’accouchements sont, de nos jours, déclenchés. Il y aurait en particulier moins d’accouchements les week-ends est jours fériés. Mais cela ne change rien au présent problème car cette supposée augmentation des naissances à la pleine Lune est bel et bien évoquée actuellement, malgré les accouchements déclenchés, or on voit qu’il n’en est rien. De plus, la même statistique sur les 5 premières années disponibles à l’INSEE (1968-1972), alors que les accouchements étaient plus largement « naturels », ne montre rien de différent.

On peut de plus monter que la moyenne des naissances varie en réalité très peu selon le jour de la semaine.

Par contre, sur une année, il y a très clairement moins de naissances lors des jours fériés ! Cette fois-ci les écarts son bien significatifs, ainsi que le confirme la valeur p, très faible dans les cas très écartés de la moyenne.

Enfin, une approche un peu plus mathématique : l’analyse de Fourier. Si nous prenons les données quotidiennes des naissances sur les 52 ans disponibles à l’INSEE et que l’on en effectue une Transformée de Fourier (techniquement ici, une FFT à l’aide du logiciel Igor Pro), on obtient les fréquences présentes dans ce « signal ». Ce qui est absolument remarquable, c’est qu’on trouve différentes périodes (qui s’expliquent plus ou moins), mais absolument pas celle correspondant au cycle lunaire.

La période annuelle correspond à la périodicité des jours fériés qui reviennent chaque année. Les périodicités de une semaine et moins correspondent à ce qui est observé plus haut sur le graphe des naissances selon le jour de la semaine. Il y a moins de naissances le dimanche, par exemple. C’est assez marginal, mais bien régulier, d’où la puissance de la transformée de Fourier pour sortir ces périodes. Quant à la périodicité de 73 jours (1/5 an), elle semble plus mystérieuse. Si on effectue la même opération en se limitant à la période 1968–1980, elle disparaît. Il semble qu’elle corresponde à la périodicité actuelle des vacances scolaires en France!

Complément :

Jean-Jacques Paul Andrieu a également écrit un article détaillé sur ce sujet, en utilisant une approche semblable mais des outils de calcul différents, sur son blog :
https://www.jjastrophotographie.fr/q4/?fbclid=IwAR1oC64DdSx4jI78Umh2riBXh8pifeqBqP73uhJ8ArtnSuFuTzug7q9jffM

Modéliser passé et présent

Nouvelle figure de l’anomalie de température, cette fois-ci depuis 1850, comparée à la modélisation avec et sans les émissions anthropiques. Le modèle « avec » colle bien aux observations et diverge du modèle « sans » depuis 1900, malgré les incertitudes (zones colorées).

Source :
Données reprises de la figure SPM.1 de Climate Change 2021 – The Physical Science Basis, Summary for Policymakers
https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/downloads/report/IPCC_AR6_WGI_SPM_final.pdf
https://data.ceda.ac.uk/badc/ar6_wg1/data/spm/spm_01/v20210809/panel_b

Observations et modèles.

L’activité solaire

Le Soleil est une étoile légèrement variable. Son activité, et donc le flux de chaleur (irradiance) que nous en recevons, oscille sur un cycle d’environ 11 ans. Mais ces variations restent faibles, de l’ordre de 0,1 % et leur moyenne n’évolue pas. Ceci n’a donc quasiment aucune influence sur le climat.

Sources :
https://lasp.colorado.edu/home/sorce/data/tsi-data/
https://spot.colorado.edu/~koppg/TSI/

L’irradiance solaire (puissance reçue par unité de surface, au niveau de l’orbite terrestre), depuis 1979.

Les sources et les puits

Évolution des émissions de carbone des sources (fossiles et changement d’affectation des sols), comparée à l’absorption par les puits de carbone (océan, végétation et sols, atmosphère) depuis 1850, montrant la part importante de CO2 finissant dans l’atmosphère.

Le bilan montre que les émissions mesurées et les estimations de l’absorption par les puits ne se correspondent pas exactement (3 % ed différence en 2020, par exemple. Mais cette différence, due aux incertitudes de mesure est faible. Globalement, l’accord est très bon.

Sources :
https://www.co2.earth/global-co2-emissions
https://www.icos-cp.eu/science-and-impact/global-carbon-budget/2021

Sources et puits de carbone, depuis 1850.

Émissions des sources

Émissions en g de CO2 par kWh d’électricité produite des différentes méthodes de production électrique existantes ou en développement.

Classement par médiane décroissante.

Source : GIEC 2014, https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/ipcc_wg3_ar5_annex-iii.pdf

Émissions de carbone des différentes sources de production d’électricité.

Glaciers terrestres

Le premier graphique montre la perte de masse de 41 glaciers terrestres de référence. Le bilan est essentiellement négatif.

Le second graphique donne la perte de masse globale des glaciers terrestres et son équivalent en élévation du niveau marin. Cette contribution de la fonte des glaciers au niveau des mers est pour le moment relativement faible (comparer à le figure de l’article sur le niveau marin), l’essentiel de l’augmentation provenant de la dilatation thermique. Il n’en serait pas de même si les inlandsis du Groenland et de l’Antarctique venaient à fondre.

Sources :
https://wgms.ch/global-glacier-state/
https://tc.copernicus.org/articles/14/1043/2020/

Variation en masse pour 41 glaciers de référence.
Perte en masse des glaciers et contribution au niveau marin.

Le climat depuis 70 millions d’années

Reconstitution des températures océaniques sur 70 millions d’années à partir des variations du rapport 18O/16O dans les sédiments marins.

Ici, l’échelle de température est relativement approximative, car plus difficile à reconstituer. Mais les variations son correctes et se corrèlent, par la période récente aux mesures des carottages en Antarctique.

Le climat a été à certaines périodes lointaines beaucoup plus chauds avec des pôles libres de glaces. Mais il s’agissait de périodes longues et d’un environnement très différent, bien avant l’apparition des humains.

Sources :
Zachos et al., 2001 : https://www.science.org/doi/10.1126/science.1059412
Jouzel et al., 2007 : https://www.ncei.noaa.gov/access/paleo-search/

Reconstitution climatique sur 70 millions d’années.