{"id":184,"date":"2007-06-02T21:15:30","date_gmt":"2007-06-02T20:15:30","guid":{"rendered":"http:\/\/www.francois-roddier.fr\/wordpress\/?p=184"},"modified":"2014-11-25T16:30:52","modified_gmt":"2014-11-25T15:30:52","slug":"22-avalanches-seismes-et-autres-cataclysmes","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.francois-roddier.fr\/?p=184","title":{"rendered":"22 &#8211;  Avalanches, seismes et autres cataclysmes"},"content":{"rendered":"<p>Au cours des articles pr\u00e9c\u00e9dents, nous avons vu que l\u2019Univers \u00e9volue en dissipant de plus en plus d\u2019\u00e9nergie. La dissipation se fait par l\u2019interm\u00e9diaire de structures dissipatives <a href=\"http:\/\/www.comite83.org\/agora_astronome?p=18\">(article 17)<\/a>. Celles-ci  \u00e9voluent et sont peu \u00e0 peu remplac\u00e9es par de nouvelles structures toujours plus efficaces que les pr\u00e9c\u00e9dentes. C\u2019est ainsi que sont apparues des structures dissipatives particuli\u00e8rement efficaces: les \u00eatres vivants. Plus efficace que les autres, l\u2019homme a envahi la plan\u00e8te, formant des soci\u00e9t\u00e9s capables de dissiper plus d\u2019\u00e9nergie par unit\u00e9 de masse que toute autre structure de l\u2019Univers <a href=\"http:\/\/www.comite83.org\/agora_astronome?p=19\">(article 18)<\/a>.<\/p>\n<p>Nous verrons que plus une structure dissipative dissipe de l\u2019\u00e9nergie, plus vite elle \u00e9volue et plus t\u00f4t elle doit se restructurer. Nous avons appel\u00e9 ces restructurations des bifurcations <a href=\"http:\/\/www.comite83.org\/agora_astronome?p=23\">(article 20)<\/a>. Dans l\u2019article pr\u00e9c\u00e9dent <a href=\"http:\/\/www.comite83.org\/agora_astronome?p=25\">(article 21)<\/a>, nous avons vu qu\u2019une bifurcation peut en entra\u00eener beaucoup d\u2019autres. On observe alors des cascades de bifurcations. Ces cascades sont d\u2019autant plus rares qu\u2019elles sont plus importantes. Des bifurcations isol\u00e9es ou de petites cascades sont tr\u00e8s fr\u00e9quentes. Plus rarement, on assiste \u00e0 de v\u00e9ritables avalanches ou cataclysmes.  La fr\u00e9quence des cascades d\u00e9pend de leur amplitude suivant une loi de puissance caract\u00e9ristique des processus invariants par changement d\u2019\u00e9chelle <a href=\"http:\/\/www.comite83.org\/agora_astronome?p=19\">(article 18)<\/a>. La loi est en g\u00e9n\u00e9ral proche d\u2019une loi en 1\/ f <a href=\"http:\/\/www.comite83.org\/agora_astronome?p=25\">(article 21)<\/a>. En voici quelques exemples (Voir: <a href=\"http:\/\/www.pnas.org\/cgi\/content\/full\/99\/suppl_1\/2530\">Turcotte et al. 2002<\/a>).<\/p>\n<p>C\u2019est le cas bien s\u00fbr des avalanches naturelles, analogues \u00e0 celles des tas de sable. Lorsque la pente est suffisante, une pierre qui roule peut en entra\u00eener plusieurs. Chacune de ces derni\u00e8res va \u00e0 son tour en entra\u00eener d\u2019autres. Le processus est semblable \u00e0 celui des cascades d\u00e9crites dans l\u2019article pr\u00e9c\u00e9dent. Au lieu d\u2019une avalanche d\u2019eau, on a une avalanche de pierres. A partir de photographies a\u00e9riennes, on peut compter les avalanches produites par un tremblement de terre et mesurer leur importance c\u2019est-\u00e0-dire leur surface. En g\u00e9n\u00e9ral, leur nombre est bien inversement proportionnel \u00e0 leur surface (loi en 1\/ f). C\u2019est le cas aussi des avalanches d\u00e9clench\u00e9es par la pluie ou la neige.<\/p>\n<p>Un second exemple est donn\u00e9 par les tremblements de terre. Une quantit\u00e9 importante d\u2019\u00e9nergie, dite g\u00e9othermique, est  emprisonn\u00e9e \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur du globe terrestre et cherche \u00e0 se dissiper. Elle le fait par l\u2019interm\u00e9diaire de mouvements convectifs dans le manteau sup\u00e9rieur. Ceux-ci poussent les unes contre les autres les plaques solides de la cro\u00fbte terrestre. C\u2019est la d\u00e9rive des continents appel\u00e9e aussi <a href=\"http:\/\/fr.wikipedia.org\/wiki\/Tectonique_des_plaques\"> tectonique des plaques<\/a>. Les plaques r\u00e9sistent \u00e0 cette compression en se d\u00e9formant lentement (r\u00e9gime lin\u00e9aire \u00e9lastique). La tension augmente (comme celle d\u2019un ressort qu\u2019on comprime) jusqu\u2019au moment critique o\u00f9 la limite d\u2019\u00e9lasticit\u00e9 est d\u00e9pass\u00e9e. Cela produit une rupture locale de la roche.<\/p>\n<p>Cette rupture peut en d\u00e9clencher d\u2019autres. On observe alors toute une s\u00e9rie plus ou moins longue de ruptures en cascade. C\u2019est le tremblement de terre ou s\u00e9isme. Les s\u00e9ismes sont enregistr\u00e9s par les sismographes. Les sismographes enregistrent des s\u00e9ismes tous les jours mais la plupart ne sont pas ressentis par les humains. L\u2019importance (ou magnitude) d\u2019un s\u00e9isme se mesure sur <a href=\"http:\/\/fr.wikipedia.org\/wiki\/Magnitude_d'un_s\u00e9isme\">l\u2019\u00e9chelle de Richter<\/a>. Seuls les plus importants d\u2019entre eux sont ressentis par les humains. Certains, extr\u00eamement puissants mais heureusement rares, provoquent les catastrophes naturelles tr\u00e8s destructrices que l\u2019on connait.<\/p>\n<p>La fr\u00e9quence des s\u00e9ismes est d\u2019autant plus faible que leur importance est plus grande. Si l\u2019on porte sur une <a href=\"http:\/\/fr.wikipedia.org\/wiki\/\u00c9chelle_logarithmique\">\u00e9chelle logarithmique<\/a> le nombre de s\u00e9ismes de magnitude sup\u00e9rieure \u00e0 une certaine valeur en fonction de cette valeur, les points sont en g\u00e9n\u00e9ral remarquablement align\u00e9s. C\u2019est la loi de <a href=\"http:\/\/simscience.org\/crackling\/Advanced\/Earthquakes\/GutenbergRichter.html\">Gutenberg-Richter<\/a>. La figure ci-dessous montre un exemple tir\u00e9 d\u2019une statistique des s\u00e9ismes sur la c\u00f4te ouest du Canada. Elle montre que la fr\u00e9quence des seismes suit une loi en 1\/ f. (Voir le site <a href=\"http:\/\/earthquakescanada.nrcan.gc.ca\/zones\/cascadia\/megafig_e.php\">Ressources naturelles Canada<\/a>).<\/p>\n<table width=\"650\" >\n<tr>\n<td>\n<a href=\"http:\/\/www.francois-roddier.fr\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2007\/06\/seismes.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"http:\/\/www.francois-roddier.fr\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2007\/06\/seismes.jpg\" alt=\"seismes\" width=\"244\" height=\"236\" class=\"aligncenter size-full wp-image-186\" \/><\/a>\n<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"text-align:center\">\nLoi en 1\/f de fr\u00e9quence des s\u00e9ismes\n<\/td>\n<\/tr>\n<\/table>\n<p>Un troisi\u00e8me exemple est donn\u00e9 par les <a href=\"http:\/\/argento.bu.edu\/java\/java\/blaze\/\">feux de for\u00eat<\/a>. Il arrive que, lors d\u2019un orage, un arbre prenne feu. Si la for\u00eat est suffisamment dense, le feu peut s\u2019\u00e9tendre aux arbres voisins. En br\u00fblant, ceux-ci peuvent \u00e0 leur tour communiquer l\u2019incendie \u00e0 leurs voisins. On a, l\u00e0 aussi, un ph\u00e9nom\u00e8ne de cascades allumant des brasiers de plus en plus nombreux. Lorsqu\u2019on compte le nombre de feux de for\u00eat d\u2019extension donn\u00e9e en fonction de cette extension, on trouve encore une loi en 1\/ f.<\/p>\n<p>On passe ais\u00e9ment des feux de for\u00eat aux \u00e9pid\u00e9mies. Un individu infect\u00e9 risque de contaminer ses voisins qui risquent eux-m\u00eames de contaminer d\u2019autres personnes. Des statistiques ont \u00e9t\u00e9 faites sur la fr\u00e9quence des cas de rougeole, coqueluche et oreillons dans des soci\u00e9t\u00e9s insulaires (voir: <a href=\"http:\/\/www.journals.royalsoc.ac.uk\/content\/c1pyphnvew7q8mcg\/fulltext.pdf\">Rhodes et al., 1997<\/a>). L\u00e0 encore, la loi en 1\/ f est v\u00e9rifi\u00e9e. A l\u2019\u00e9chelle du globe, on observe en g\u00e9n\u00e9ral plusieurs pand\u00e9mies (plus de 10 millions de morts) par si\u00e8cle. Quoique plus rares, des pand\u00e9mies encore plus graves sont donc loin d\u2019\u00eatre exclues.<\/p>\n<p>Ceci nous am\u00e8ne au probl\u00e8me de l\u2019extinction des esp\u00e8ces. Jusqu\u2019\u00e0 r\u00e9cemment, on pensait que l\u2019\u00e9volution des esp\u00e8ces \u00e9tait progressive, les caract\u00e9ristiques des individus se modifiant peu \u00e0 peu au cours des mill\u00e9naires. Or, la pal\u00e9ontologie montre une absence de variations notables des fossiles pendant de longues p\u00e9riodes, pr\u00e9c\u00e9d\u00e9es ou suivies imm\u00e9diatement par des p\u00e9riodes de fossiles tr\u00e8s diff\u00e9rents.<\/p>\n<p>Pendant longtemps ce ph\u00e9nom\u00e8ne a \u00e9t\u00e9 interpr\u00e9t\u00e9 comme d\u00fb \u00e0 des lacunes dans les \u00e9chantillons pal\u00e9ontologiques, li\u00e9es \u00e0 des irr\u00e9gularit\u00e9s de nature purement statistique. En 1972, les pal\u00e9ontologistes <a href=\"http:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Stephen_Jay_Gould\">Stephen Jay Gould<\/a> et <a href=\"http:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Niles_Eldredge\">Niles Eldredge<\/a> ont \u00e9mis l\u2019hypoth\u00e8se, dite des \u00e9quilibres ponctu\u00e9s, selon laquelle ce ph\u00e9nom\u00e8ne \u00e9tait bien r\u00e9el et significatif. Critiqu\u00e9e par des zoologistes comme Richard Dawkins, cette hypoth\u00e8se a fait l\u2019objet de d\u00e9bats t\u00e9l\u00e9vis\u00e9s connus pour avoir donn\u00e9 aux cr\u00e9ationistes am\u00e9ricains l\u2019occasion de mettre en doute la th\u00e9orie de Darwin.<\/p>\n<p>En 1993, <a href=\"http:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Bak-Sneppen_model\">Bak et Sneppen<\/a> ont montr\u00e9 que les \u00e9quilibres ponctu\u00e9s \u00e9taient vraisemblablement un processus d\u2019auto-organisation d\u2019\u00e9tats critiques. On sait que l\u2019\u00e9volution des esp\u00e8ces est due \u00e0 des mutations. Jusqu\u2019ici, on pensait qu\u2019elle \u00e9tait due \u00e0 toute une suite de mutations successives produisant chacunes de petites variations. D\u2019apr\u00e8s Bak et Snappen, on n\u00e9glige ainsi les interactions entre esp\u00e8ces.<\/p>\n<p>Une petite variation d\u2019une esp\u00e8ce doit \u00eatre consid\u00e9r\u00e9e comme un changement d\u2019environnement pour une autre esp\u00e8ce. Elle peut donc modifier l\u2019aptitude \u00e0 survivre des individus de cette autre esp\u00e8ce et par suite influencer leur \u00e9volution. En \u00e9voluant, ceux-ci vont \u00e0 leur tour modifier l\u2019\u00e9volution d\u2019esp\u00e8ces encore diff\u00e9rentes. On retouve ainsi le ph\u00e9nom\u00e8ne de cascades dont nous avons donn\u00e9 de nombreux exemples.<\/p>\n<p>Les <a href=\"http:\/\/perso.univ-rennes1.fr\/denis.phan\/complexe\/baksnep.htm\">simulations num\u00e9riques<\/a> montrent bien des effets semblables \u00e0 ceux observ\u00e9s par les pal\u00e9ontologistes. On aurait de temps \u00e0 autre des avalanches plus ou moins importantes d\u2019extinctions brutales. Ainsi l\u2019\u00e9volution des esp\u00e8ces serait en fait une cascade de bifurcations et l\u2019arbre des esp\u00e8ces, une arborescence de bifurcations. Le d\u00e9veloppement que l\u2019on croyait progressif chez l\u2019homme du geste et de la parole (voir: <a href=\"http:\/\/fr.wikipedia.org\/wiki\/Andr\u00e9_Leroi-Gourhan\">Leroi-Gourhan<\/a>) apparait depuis peu li\u00e9 \u00e0 une floraison d\u2019esp\u00e8ces \u201chomo\u201d toutes diff\u00e9rentes, c\u2019est-\u00e0-dire \u00e0 tout un encha\u00eenement de bifurcations. <\/p>\n<p>Le processus d\u2019auto-organisation d\u2018\u00e9tats critiques est maintenant pris tr\u00e8s s\u00e9rieusement  en consid\u00e9ration en biologie. Un certain nombre de chercheurs pensent qu\u2019il s\u2019applique aussi en sociologie (voir <a href=\"http:\/\/hanson.gmu.edu\/collapse.pdf\">Hanson, 2007<\/a>) et qu\u2019il explique des ph\u00e9nom\u00e8nes comme l\u2019effondrement des soci\u00e9t\u00e9s d\u00e9crit par <a href=\"http:\/\/fr.wikipedia.org\/wiki\/Jared_Diamond\">Jared Diamond<\/a>. Nous reviendrons largement sur ce sujet.<\/p>\n<p>R\u00e9f\u00e9rences et liens internet:<\/p>\n<p>Donald L. Turcotte et al., Self-organisation, the cascade model, and natural hasards, PNAS, vol. 99 Suppl. 1, 2530-2537, feb. 2002, accesible \u00e0:<a href=\"http:\/\/www.pnas.org\/cgi\/content\/full\/99\/suppl_1\/2530\">http:\/\/www.pnas.org\/cgi\/content\/full\/99\/suppl_1\/2530<\/a><\/p>\n<p>Tectonique des plaques <a href=\"http:\/\/fr.wikipedia.org\/wiki\/Tectonique_des_plaques\">http:\/\/fr.wikipedia.org\/wiki\/Tectonique_des_plaques<\/a><\/p>\n<p>Echelle de Richter <ahref =\"http:\/\/fr.wikipedia.org\/wiki\/Magnitude_d'un_s\u00e9isme\">http:\/\/fr.wikipedia.org\/wiki\/Magnitude_d&rsquo;un_s\u00e9isme<\/p>\n<p>Allumez vous-m\u00eames vos feux de for\u00eat:<br \/>\n<a href=\"http:\/\/argento.bu.edu\/java\/java\/blaze\/blazeapplet.html\">http:\/\/argento.bu.edu\/java\/java\/blaze\/blazeapplet.html<\/a><\/p>\n<p>C. J. Rhodes, H. J. Hensen and R. M. Anderson, On the critical behaviour of simple epidemics, Proc. R. Soc. Lond. 264, 1639-1646, 1997, accessible \u00e0: <a href=\"http:\/\/www.journals.royalsoc.ac.uk\/content\/c1pyphnvew7q8mcg\/fulltext.pdf\">http:\/\/www.journals.royalsoc.ac.uk\/content\/c1pyphnvew7q8mcg\/fulltext.pdf<\/a><\/p>\n<p>Faites \u00e9voluer votre propre \u00e9cosyst\u00e8me:<br \/>\n<a href=\"http:\/\/perso.univ-rennes1.fr\/denis.phan\/complexe\/pap\/baksnep.html\">http:\/\/perso.univ-rennes1.fr\/denis.phan\/complexe\/pap\/baksnep.html<\/a><\/p>\n<p>Robin Hanson, Catastrophe, Social Collapse, and Human Extinction, January 2007) accessible \u00e0: <a href=\"http:\/\/hanson.gmu.edu\/collapse.pdf\">http:\/\/hanson.gmu.edu\/collapse.pdf<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Au cours des articles pr\u00e9c\u00e9dents, nous avons vu que l\u2019Univers \u00e9volue en dissipant de plus en plus d\u2019\u00e9nergie. 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