John Tyndall a démontré pourquoi le ciel est bleu et prouvé que l’atmosphère terrestre a un effet de serre
Pourquoi le ciel est bleu ?
Physicien irlandais qui a démontré pourquoi le ciel est bleu. Il a écrit sur divers sujets, notamment les cristaux, les glaciers et les radiations. Ses études portaient également sur la génération spontanée, la théorie des germes de la maladie et l’ozone.
John Tyndall (2 août 1820 Irlande—4 décembre 1893 Angleterre), physicien expérimental irlandais qui, pendant sa longue résidence en Angleterre, fut un fervent promoteur de la science dans le Époque victorienne. Tyndall est né dans une famille irlandaise protestante pauvre. Après une formation de base approfondie, il travailla comme géomètre en Irlande et en Angleterre (1839-1847). Lorsque ses ambitions sont passées de l’ingénierie à la science, Tyndall a dépensé ses économies pour obtenir un doctorat de l’Université de Marburg, en Allemagne (1848-1850), mais a ensuite eu du mal à trouver un emploi.
En 1853, Tyndall est nommé professeur de philosophie naturelle à la Royal Institution de Londres. Là, il se lie d’amitié avec le physicien et chimiste très admiré Michael Faraday, divertit et instruit le public à la mode avec de brillantes conférences-démonstrations (rivalisant le biologiste TH Huxley dans sa réputation populaire) et poursuit ses recherches. Expérimentateur exceptionnel, en particulier en physique atmosphérique, Tyndall a examiné la transmission de la chaleur rayonnante et de la lumière à travers divers gaz et vapeurs. Il a découvert que la vapeur d’eau et le dioxyde de carbone absorbent beaucoup plus de chaleur rayonnante que les gaz de l’atmosphère et a fait valoir l’importance conséquente de ces gaz dans la modération du climat de la Terre – c’est-à-dire dans l’environnement naturel effet de serre. Tyndall a également étudié la diffusion de la lumière par les grosses molécules et la poussière, connue sous le nom d’effet Tyndall, et il réalisa des expériences démontrant que la couleur bleue du ciel résulte de la diffusion des rayons du Soleil par les molécules de l’atmosphère.
Tyndall était passionné et sensible, rapide à ressentir des affronts personnels et à défendre les outsiders. Robuste physiquement, il était un alpiniste audacieux. Sa plus grande renommée est venue de ses activités en tant que défenseur et interprète de la science. Tyndall, en collaboration avec ses amis scientifiques du petit X Club privé, a appelé à une plus grande reconnaissance de l’autorité intellectuelle et des avantages pratiques de la science. Il a été accusé de matérialisme et d’athéisme après son discours présidentiel lors de la réunion de 1874 du British Association for the Advancement of Science, lorsqu’il a affirmé que la théorie cosmologique appartenait à la science plutôt qu’à la théologie et que la matière avait en elle-même le pouvoir de produire la vie. Dans la notoriété qui s’ensuivit sur cette « adresse de Belfast », les allusions de Tyndall aux limites de la science et aux mystères au-delà de l’entendement humain furent ignorées. Tyndall s’est engagé dans un certain nombre d’autres controverses – par exemple, sur la génération spontanée, l’efficacité de la prière et le Home Rule pour l’Irlande.
John Tyndall : le co-fondateur oublié de la science du climat
Il est surprenant que le scientifique irlandais John Tyndall, né il y a 200 ans le 2 août 1820, ne soit pas mieux connu. Ceci malgré l’existence du Tyndall Center for Climat Change Research, du Tyndall National Institute et du sommet Pic Tyndall sur le Cervin dans les Alpes. Il existe même plusieurs monts Tyndall, glaciers Tyndall et cratères Tyndall sur la Lune et sur Mars. À partir de là, on pouvait supposer qu’il était à la fois un scientifique important et un alpiniste remarquable. Pourtant, en raison de circonstances malheureuses, il n’est pas connu. En 1859, Tyndall a montré que les gaz, y compris le dioxyde de carbone et la vapeur d’eau, peuvent absorber la chaleur. Sa source de chaleur n’était pas le Soleil, mais le rayonnement d’un cube de cuivre contenant de l’eau bouillante. En termes modernes, il s’agissait de rayonnement infrarouge – tout comme celui émanant de la surface de la Terre. Des travaux antérieurs avaient montré que la température de la Terre était plus élevée que prévu, ce qui était attribué à l’atmosphère agissant comme un isolant. Mais personne ne connaissait l’explication de ce que nous appelons aujourd’hui l’effet de serre – les gaz dans l’atmosphère emprisonnant la chaleur.
Ce que Tyndall a fait était de découvrir et d’expliquer ce mécanisme. Il écrit : « Ainsi l’atmosphère admet l’entrée de la chaleur solaire ; mais bloque sa sortie, et le résultat est une tendance à accumuler de la chaleur à la surface de la planète. Il s’est rendu compte que tout changement dans la quantité de vapeur d’eau ou de dioxyde de carbone dans l’atmosphère pouvait modifier le climat. Son travail a donc jeté les bases de notre compréhension du changement climatique et de la météorologie. Tyndall n’a cependant pas été le premier à faire le lien avec le climat. Ce prix revient à l’Américaine Eunice Foote, qui a montré en 1856 en utilisant la lumière du soleil que le dioxyde de carbone pouvait absorber la chaleur. Elle a suggéré qu’une augmentation du dioxyde de carbone entraînerait une planète plus chaude. La recherche suggère que Tyndall n’était pas au courant de son travail. Il aurait sans doute été surpris de constater qu’une amatrice l’avait devancé à une démonstration générale de l’absorption de la chaleur par le gaz carbonique. À son discrédit, il ne croyait pas que les femmes possédaient les mêmes capacités créatives en science que les hommes.
Il a également découvert la « Tyndallisation » – une technique bactériologique de stérilisation – en entreprenant des expériences aux côtés du biologiste français Louis Pasteur pour soutenir la théorie selon laquelle les germes peuvent provoquer des maladies. Cette ligne de recherche a conduit à l’invention d’un respirateur pour les pompiers, bien que Tyndall n’ait jamais déposé de brevet. Il s’est engagé dans la recherche fondamentale, convaincu que d’autres généreraient des applications utiles.
Science contre religion 
En tant qu’intellectuel public, Tyndall était l’une des voix les plus fortes prônant une explication scientifique du monde naturel et de la vie elle-même, un naturalisme scientifique. En cela, la religion et la théologie n’avaient pas leur place. Il a donné la déclaration la plus nette de cette position dans son célèbre, en effet notoire, Belfast Address, en 1874. Dans l’Ulster Hall, il tonna : Nous revendiquons, et nous arracherons à la théologie, tout le domaine de la théorie cosmologique. Tous les schémas et systèmes qui empiètent ainsi sur le domaine de la science doivent, dans la mesure où ils le font, se soumettre à son contrôle et renoncer à toute pensée de le contrôler.
Sunday August 2nd will be the 200th anniversary of the birth of County Carlow’s great 19th century scientist, inventor, educator and mountaineer, John Tyndall.
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Mais il n’a jamais été du genre à minimiser le rôle de la religion. La science, pour lui, fournissait une connaissance fiable du monde. La religion répondait aux besoins émotionnels des gens, un rôle qui, selon lui, pourrait éventuellement être remplacé par la poésie.
Représenter le passé
Tyndall ne s’est marié qu’à l’âge de 50 ans, mais sa bien-aimée Louisa l’a tué par accident en 1893 – lui donnant une surdose du mauvais médicament dans l’obscurité. Elle a ensuite rassemblé d’énormes quantités de matériel pour écrire sa biographie, mais est décédée 47 ans plus tard avec celle-ci inachevée. Ses brouillons, ainsi que les journaux intimes de Tyndall, les cahiers de laboratoire et des milliers de lettres, sont conservés à la Royal Institution de Londres. Toute sa correspondance est actuellement publiée par le Tyndall Correspondence Project. J’ai pu utiliser le matériel lors de l’écriture de ma biographie L’Ascension de John Tyndall, qui vient de sortir en livre de poche pour son anniversaire.
L’incapacité de Louisa à écrire une biographie est en partie la raison pour laquelle il n’est pas mieux connu, mais il a également eu le malheur de mourir à l’aube de découvertes révolutionnaires en physique telles que la théorie quantique et la relativité. En un sens, il représentait le passé. Mais aujourd’hui, la recherche sur le climat est plus importante et urgente que jamais – et les scientifiques font d’énormes progrès. Je suis sûr que Tyndall serait heureux de constater que son travail fondamental s’est avéré si important. À son époque, cependant, peu de gens faisaient le lien entre la combustion de combustibles fossiles et un éventuel réchauffement climatique. Tyndall craignait davantage que la Grande-Bretagne ne manque de charbon et ne puisse rivaliser économiquement avec l’Amérique, compte tenu de ses approvisionnements plus vastes. On imagine cependant qu’en tant que scientifique, il serait convaincu par les preuves actuelles. La science du climat est désormais l’avenir plutôt que le passé, et il est donc temps de reconnaître et de réintégrer Tyndall en tant que scientifique irlandais majeur, alpiniste et intellectuel public
L’appareil Blue ciel de John Tyndall
Il a découvert que lorsqu’il remplissait progressivement le tube de fumée, le faisceau de lumière semblait bleu sur le côté mais rouge de l’autre côté. Tyndall s’est rendu compte que la couleur du ciel est le résultat de la lumière du soleil se diffusant autour des particules dans la haute atmosphère, dans ce qui est maintenant connu sous le nom d ‘«effet Tyndall».
Description
John Tyndall était un alpiniste passionné et a passé beaucoup de temps dans les Alpes, à la fois pour escalader et étudier des phénomènes tels que les glaciers. Cet intérêt pour la nature se retrouve également dans nombre de ses autres découvertes diverses, notamment sa découverte dans les années 1860 de la raison pour laquelle le ciel est bleu le jour mais rouge au coucher du soleil. Tyndall a commencé à expérimenter la lumière, faisant briller des faisceaux à travers divers gaz et liquides et enregistrant les résultats. Il a utilisé ce simple tube de verre pour simuler le ciel, avec une lumière blanche à une extrémité pour représenter le soleil. Il a découvert que lorsqu’il remplissait progressivement le tube de fumée, le faisceau de lumière semblait bleu sur le côté mais rouge de l’autre côté. Tyndall s’est rendu compte que la couleur du ciel est le résultat de la lumière du soleil se diffusant autour des particules dans la haute atmosphère, dans ce qui est maintenant connu sous le nom d ‘«effet Tyndall». Il pensait que la lumière diffusait des particules de poussière ou de vapeur d’eau dans l’atmosphère, comme les particules de fumée dans le tube, mais on sait maintenant que la lumière diffuse les molécules de l’air lui-même.
Tyndall savait que la lumière blanche était composée de tout un arc-en-ciel de lumière colorée et pensait que la lumière bleue apparaissait parce qu’elle était plus susceptible de se disperser sur les particules. Nous savons maintenant que c’est parce qu’elle a une longueur d’onde beaucoup plus courte que la lumière rouge et qu’elle est beaucoup plus facilement dispersée, donc à nos yeux, le ciel semble bleu. Cette expérience explique également pourquoi le ciel semble souvent être de couleur rouge au coucher du soleil. Au fur et à mesure que le soleil descend dans le ciel, l’angle signifie que la lumière que nous voyons traverse plus d’atmosphère. Au moment où elle nous atteint, la lumière bleue s’est déjà dispersée, laissant la lumière rouge à plus grande longueur d’onde visible. Le tube ciel bleu de Tyndall est un moyen très simple mais efficace de démontrer cet effet de diffusion. Vous pouvez facilement créer votre propre version en utilisant un bécher en verre rempli d’eau : faites briller une lumière blanche dans l’eau et incorporez lentement quelques gouttes de lait à la fois et voyez ce qui se passe.
Pourquoi le ciel est bleu ?
Par une journée claire et ensoleillée, le ciel au-dessus de nous est d’un bleu éclatant. Le soir, le coucher de soleil offre un beau spectacle de rouges, roses et oranges. Pourquoi le ciel est bleu ? Qu’est-ce qui rend le coucher de soleil rouge ? Pour répondre à ces questions, nous devons en savoir plus sur la lumière, l’atmosphère terrestre et la manière dont ces deux éléments interagissent.
L’atmosphère
L’atmosphère est le mélange de molécules de gaz et d’autres matériaux entourant la Terre. Nous la considérons comme une épaisse couche entourant notre planète, mais les astronautes l’appellent la « fine ligne bleue » car vue de l’espace, elle semble étroite et délicate. L’atmosphère est composée principalement des gaz azote (78%) et oxygène (21%). Le gaz argon et l’eau (sous forme de vapeur, de gouttelettes et de cristaux de glace) sont les autres choses les plus courantes. 
L’atmosphère est la plus dense (la plus épaisse) au fond, près de la Terre. Il s’amincit au fur et à mesure que vous montez de plus en plus haut. Il n’y a pas de rupture nette entre l’atmosphère et l’espace.
Les ondes lumineuses
La lumière est une sorte d’énergie qui rayonne ou se déplace par ondes. De nombreux types d’énergie voyagent par ondes. Par exemple, le son est une onde d’air vibrant. La lumière est une onde de champs électriques et magnétiques vibrants.
C’est une petite partie d’une gamme plus large de champs électromagnétiques vibrants. Cette gamme s’appelle le spectre électromagnétique. Les ondes électromagnétiques traversent l’espace à 299 792 km/sec (186 282 miles/sec). C’est ce qu’on appelle la vitesse de la lumière. L’énergie du rayonnement dépend de sa longueur d’onde et de sa fréquence. La longueur d’onde est la distance entre les sommets (crêtes) des vagues. La fréquence est le nombre d’ondes qui passent par seconde. Plus la longueur d’onde de la lumière est longue, plus la fréquence est basse et moins elle contient d’énergie.
Couleurs de lumière
La lumière visible est la partie du spectre électromagnétique que nos yeux peuvent voir. La lumière du soleil ou d’une ampoule peut sembler blanche, mais c’est en fait une combinaison de plusieurs couleurs. On peut voir les différentes couleurs du spectre en séparant la lumière avec un prisme.
Le spectre est également visible lorsque vous voyez un arc-en-ciel dans le ciel. Les couleurs se fondent continuellement les unes dans les autres. À une extrémité du spectre se trouvent les rouges et les oranges. Celles-ci se teintent progressivement en jaune, vert, bleu, indigo et violet. Les couleurs ont des longueurs d’onde, des fréquences et des énergies différentes. Le violet a la longueur d’onde la plus courte du spectre visible. Cela signifie qu’il a la fréquence et l’énergie les plus élevées. Le rouge a la longueur d’onde la plus longue et la fréquence et l’énergie les plus basses.
Lumière dans l’air
La lumière voyage dans l’espace en ligne droite tant que rien ne la perturbe. Au fur et à mesure que la lumière se déplace dans l’atmosphère, elle continue d’aller tout droit jusqu’à ce qu’elle heurte un peu de poussière ou une molécule de gaz. Ensuite, ce qui arrive à la lumière dépend de sa longueur d’onde et de la taille de la chose qu’elle frappe. Les particules de poussière et les gouttelettes d’eau sont beaucoup plus grandes que la longueur d’onde de la lumière visible. Lorsque la lumière frappe ces grosses particules, elle est réfléchie ou rebondie dans différentes directions. Les différentes couleurs de lumière sont toutes réfléchies par la particule de la même manière. 
Pourquoi le ciel est bleu ?
La couleur bleue du ciel est due à la diffusion Rayleigh. Lorsque la lumière se déplace dans l’atmosphère, la plupart des longueurs d’onde plus longues passent directement à travers. Peu de lumière rouge, orange et jaune est affectée par l’air. Cependant, une grande partie de la lumière de longueur d’onde plus courte est absorbée par les molécules de gaz. La lumière bleue absorbée est alors émise dans différentes directions. Il se disperse tout autour du ciel. Quelle que soit la direction dans laquelle vous regardez, une partie de cette lumière bleue dispersée vous atteint. Puisque vous voyez la lumière bleue de partout au-dessus de votre tête, le ciel semble bleu. Lorsque vous regardez plus près de l’horizon, le ciel apparaît de couleur beaucoup plus pâle. Pour vous atteindre, la lumière bleue diffusée doit traverser plus d’air. Une partie est à nouveau dispersée dans d’autres directions. Moins de lumière bleue atteint vos yeux. La couleur du ciel près de l’horizon apparaît plus pâle ou blanche.
John Tyndall (1820-1893)
Physicien irlandais qui a démontré pourquoi le ciel est bleu. Il est devenu connu du monde scientifique en 1848 en tant qu’auteur d’un ouvrage substantiel sur les cristaux. En 1856, il voyage avec le professeur Huxley en Suisse, après quoi il co-écrit On the Structure and Motion of Glaciers. Il publie également Heat as a Mode of Motion (1863), On Radiation (1865), suivi de Sound, puis en 1870 il publie Light. Ces travaux comprenaient des études sur les propriétés acoustiques de l’atmosphère et la couleur bleue du ciel, qui, selon lui, était due à la diffusion de la lumière par de petites particules d’eau. Sa réputation scientifique initiale reposait sur une étude du diamagnétisme. Il a effectué des recherches sur la chaleur rayonnante, étudié la génération spontanée et la théorie des germes de la maladie, le mouvement des glaciers, le son, la diffusion de la lumière dans l’atmosphère et une foule de sujets connexes. Il a montré que l’ozone était un groupe d’oxygène plutôt qu’un composé d’hydrogène, et a inventé le respirateur des pompiers et a fait d’autres inventions moins connues, y compris de meilleures cornes de brume. L’une de ses inventions les plus importantes, le conduit de lumière, a conduit au développement de la fibre optique. L’instrument lumineux moderne est connu sous le nom de gastroscope, qui permet des observations internes de l’estomac d’un patient sans intervention chirurgicale. Tyndall était un conférencier très populaire.
https://theconversation.com/john-tyndall-the-forgotten-co-founder-of-climate-science-143499
https://todayinsci.com/T/Tyndall_John/TyndallJohn-MatterAndForce.htm
https://www.britannica.com/biography/John-Tyndall