Avatars de lumière Diffusé le

La lumière contre la pollution

Les angles de réflexion et de réfraction de la lumière blanche varient selon les longueurs d'onde qui la composent. Plusieurs instruments de mesure tirent partie de ce phénomène en mesurant très finement la pollution de l'atmosphère. Jean-Baptiste Renard, directeur de recherche au CNRS, explique comment ces instruments détectent la taille, la nature et la forme des particules. Le LOAC (Light optical aerosol counter), par exemple, est accroché au ballon du Parc André Citroën à Paris.
Un épisode de la série "Avatars de lumière".

Réalisation : Armand Bernardi

Production : LA HUIT, UNIVERSCIENCE, ARTE G.E.I.E, EPS

Année de production : 2015

Durée : 6min32

Accessibilité : sous-titres français

La lumière contre la pollution

Etienne Klein

Les bons photographes savent exactement où se placer pour saisir l'arc-en-ciel qui va venir…

Jadis, on aurait dit qu'ils étaient des sorciers. On disait aussi que la lumière faisait descendre la beauté des dieux sur la terre…

Aujourd'hui, on sait que ce phénomène provient de la dispersion de la lumière dans les gouttes de pluie en suspension dans l'air. Pour comprendre cela,… il faut aller voir ce qui se passe à l'intérieur d'une goutte d'eau !

Les couleurs de l'arc-en-ciel proviennent du fait que les angles de réflexion et de réfraction de la lumière blanche varient selon les longueurs d'ondes qui la composent.

Plusieurs instruments tirent parti de ce phénomène, à commencer par le spectroscope, qui a donné ensuite naissance à de très nombreux autres appareils. Voici l'un d'eux, qui permet de mesurer très finement la pollution dans l'atmosphère !

J-B. Legrand  

Le l’HOAG mesure la concentration en poussière, c’est à dire le nombre de poussière que nous avons par unité de volume, et va transmettre les informations en temps réel sur cet écran où nous voyons l’évolution de la concentration en particules en fonction de l’altitude.

Et ceci nous montre ce que l’on va respirer à chaque fois que nous sommes dans une situation d’air pollué. Ce graphique a pour but de montrer les résultats, car notre objectif c’est de comprendre et d’informer.

Etienne Klein

Comment faire pour détecter les particules qui polluent l'atmosphère ?

Eh bien là encore, grâce à la lumière !

J-B. Legrand

Contrairement aux gouttelettes que l’on trouve dans l’atmosphère et qui créent les arcs-en-ciel, les poussières en suspension vont avoir des propriétés optiques qui vont dépendre de la longueur d’onde. Un grain de sable, ou une particule de carbone, ou de la poussière grise, ne produira pas les mêmes propriétés optiques à toutes les longueurs d’onde.

 

La poussière aspirée par cette pompe va passer dans une chambre optique. Elle va traverser un faisceau laser. La poussière va diffuser de la lumière qui est enregistrée par deux détecteurs, et en combinant les signaux, on peut remonter aux informations sur la taille, la nature et la forme des particules.

Etienne Klein

Cette technique nous permet de connaître les particules qui encrassent nos poumons et... qui sont toutes invisibles à l’œil nu.

Etienne Klein

Nous avons tendance à ne croire que ce que nous voyons. Eh bien là, finalement, nous pouvons voir !

J-B. Legrand

Dans cette pièce nous ne voyons pratiquement pas de poussières en suspension, et pourtant à chaque fois que nous respirons, nous en absorbons plusieurs centaines de milliers.

Imaginons que nous soyons dans un endroit non pollué : à la campagne il fait très beau, il y a une belle verdure un joli lac, eh bien juste à côté il va y avoir un chantier et ce chantier va produire énormément de petites poussières très fines, tellement fines qu’on ne peut pas les voir à l’œil nu et bien on peut les voir avec un appareil équipé avec un laser.

Etienne Klein

Au fil du temps, les scientifiques ont  identifier toutes les particules nocives. Les propriétés de ces particules ont été entrées dans la mémoire de cette machine. Elles constituent donc une base de données qui sert de référence. 

J-B. Legrand

Nous allons ici étudier des résidus de combustion, donc des particules artificielles, et pour les maintenir en suspension comme on peut les trouver dans l’air, nous avons deux méthodes : soit un système d’injection d’air, soit effectuer les mesures en vols parabolique à bord d’un avion spécial, l’A300 zéro-G.

Cet instrument a été développé lors de l’éruption du volcan Islandais qui avait fortement perturbé le trafic aérien en Europe.

Pour la prochaine éruption, nous avons une stratégie pour lancer cet instrument afin d’étudier le transport des cendres au-dessus de l’Europe et d’aider à une prise de décision pour le trafic aérien.

Etienne Klein

L’enjeu est maintenant d'informer le public, afin qu'il prenne conscience de ce qu'il se passe et adapte ses comportements. Pour ne pas finir avec ça…

Cette technologie utilise la beauté de la lumière – que l'on voit dans l'arc-en-ciel –, pour voir les particules qui encrassent l'atmosphère. Elle tire aussi parti de sa "puissance" puisque ce sont des lasers qu'on utilise.

Au prochain épisode, nous verrons comment la lumière peut aussi transporter des informations…

Réalisation : Armand Bernardi

Production : LA HUIT, UNIVERSCIENCE, ARTE G.E.I.E, EPS

Année de production : 2015

Durée : 6min32

Accessibilité : sous-titres français