Récupérer l'énergie cinétique de la Terre

[danyvio]

Serait-il utopique d'imaginer un système, basé sur les propriétés des gyroscopes, pour récupérer une partie de l'énergie de rotation de la Terre ?
Il ne s'agirait pas du mouvement perpétuel, mais plutôt de ceci:
Réflexion initiale :soit un [gros] gyroscope placé pour faire simple, au pôle nord. Son axe est horizontal, et l'armature est reliée à un système d'engrenages, poulies, tel que toute rotation de l'armature soulève un poids. Or, par l'effet gyroscopique, comme la Terre tourne sur-elle même, l'armature a tendance à rester dans son plan initial et on la voit tourner (lentement mais quand même aussi vite qu'on voit le pendule de Foucault changer de plan), entraînant le mécanisme qui récupère de l'énergie. Par réaction, la Terre a ralenti de (à calculer mais très peu!). Le gyroscope a lui aussi perdu un peu de sa vitesse.
Réflexion 2 : pourrait-on récupérer un peu de l'énergie perdue par la Terre, pour la réinjecter dans le gyroscope ?
J'ai essayé en son temps de mettre tout cela en équation, et en m'aidant à l'aide de saines lectures, comme le traité de Navigation Inertielle de Pierre FAURRE, mais je ne suis pas assez calé en mathématiques notamment calculs vectoriel et tensoriel.
Si mon texte relève de la folie douce, il peut tout de même donner lieu à un débat sympa.
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[yves25]

Il me semble bien que les éoliennes constituent un moyen de récupération de cette énergie cinétique, non?

Mais ce n'est pas ton propos exactement, j'en conviens.

[SK69202]

Bonsoir

L'énergie est donc prise au moment cinétique de la Terre.

La Terre ralentirait donc un peu plus vite que naturellement, avec à terme des conséquences sur la circulation océanique, la tectonique des plaques, l'orbite de la lune etc.

Bien sûr au début cela ne se verra pas, un peu comme le ralentissement des vents, aux conséquences non calculées, par les éoliennes.

Denis Papin, Georges Stephenson, James Watt et autres n'ont certainement pas envisager sérieusement que la maîtrise de l'énergie du charbon de terre allait changer le climat.

[Listo]

Je pensais que les éoliennes récupéraient indirectement de l'énergie solaire ( air mis en mouvement car chauffé par le Soleil )....
Mais l'idée de ralentir la Terre, même très peu...
Quelqu'un sait-il quel est son ralentissement actuel et à quelle énergie dissipée cela correspond?

[A voir en vidéo sur Futura]

[yves25]

La conservation du moment cinétique intéresse autant les fluides que la partie solide de la planète. Ceci étant, je parle des vents moyens mais si tu pousses le raisonnement à l'absurde, , on voit qu'il y a effectvement pb:
imagine que tu récupères l'énergie des alizés grâce à un réseau extrêmement dense d'éoliennes, tu empêches le mouvement relatif de l'atmosphère tropicale basse par rapport à la partie solide, tu augmentes donc le moment cinétique, comme il doit être conservé, qu'est ce qui se passe?
Tu diminues forcément les vents d'ouest des latitudes moyennes et les courants marins correspondants.

Bon, faudrait sans beaucoup d'éoliennes. Vraiment beaucoup!

[GillesH38a]

euh, pour moi les éoliennes récupèrent l'énergie solaire, la rotation de la Terre ne bouge pas d'un poil dans le processus, tout simplement justement parce qu'on ne peut pas évacuer le moment cinétique ailleurs ! les vents ont certes un moment cinétique spécifique différent (legerement) du sol, mais on ne fait que récupérer le moment cinétique qui a disparu au moment ou ils se sont formés (leur mise en mouvement fait legerement varier celui de la Terre, mais leur freinage lui redonne sa valeur initiale).

Le problème du gyroscope, c'est qu'il faut le lancer , et on ne récupérera jamais plus d'énergie que ce qu'on y a mis au départ !

la seule énergie récupérant celle de la Terre est la marémotrice, l'excèdent de moment cinétique étant transféré alors au mouvement orbital de la Lune.

[mariposa]

La conservation du moment cinétique intéresse autant les fluides que la partie solide de la planète. Ceci étant, je parle des vents moyens mais si tu pousses le raisonnement à l'absurde, , on voit qu'il y a effectvement pb:
imagine que tu récupères l'énergie des alizés grâce à un réseau extrêmement dense d'éoliennes, tu empêches le mouvement relatif de l'atmosphère tropicale basse par rapport à la partie solide, tu augmentes donc le moment cinétique, comme il doit être conservé, qu'est ce qui se passe?
Tu diminues forcément les vents d'ouest des latitudes moyennes et les courants marins correspondants.

Bon, faudrait sans beaucoup d'éoliennes. Vraiment beaucoup!

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Il me semble que tu si tu places un gigantesque parc d'éolienne dans la circulation des alizés tu effectueras un transfert de moment cinétique de l'atmosphère vers la terre, la somme des 2 étant conservée.

[mariposa]

euh, pour moi les éoliennes récupèrent l'énergie solaire, la rotation de la Terre ne bouge pas d'un poil dans le processus, tout simplement justement parce qu'on ne peut pas évacuer le moment cinétique ailleurs ! les vents ont certes un moment cinétique spécifique différent (legerement) du sol, mais on ne fait que récupérer le moment cinétique qui a disparu au moment ou ils se sont formés (leur mise en mouvement fait legerement varier celui de la Terre, mais leur freinage lui redonne sa valeur initiale).

Je ne comprends pas ton raisonnement: En fait il y a en permanence des échanges de moment cinétique entre la terre et l'atmosphère, la somme étant constante. D'ailleurs ces variations de vitesse de rotation de la Terre ont été observés corrélés au phénomène El Nino

[GillesH38a]

je me suis mal exprimé, mais c'est exactement ce que je voulais dire, le moment cinétique total est conservé. La moment cinétique de la Terre fluctue autour de sa valeur moyenne, mais celle-ci reste constante, on ne peut donc pas dire qu'on a récupéré son énergie cinétique, juste récupéré ce qu'on lui a prêté....

[danyvio]

Et mon gyroscope dans tout ça ?

[invite85b45ef5]

bonjour, ce que dit Yves est exact, les courants marins entre les tropiques sont tous orientes d'Est en Ouest, les fluides eau et air restent en retard sur le déplacement de la terre. Ce déplacement se réparcute sur l'atmosphère et explique les forces de Coriolis et le sens de rotation des dépressions;
Le Gulf stream lui même est une conséquence de la rotation de la terre car le courant marin qui va de la cote africaine vers les caraibes provoque deux autres courants a la fois vers le sud et vers le nord.
L'énergie reçue du soleil n'est effectivement pas la cause de tous les vents ni de leur orientation.
Le déplacement des continents qui nagent sur un magma fluide sont également une conséquence de cette physique.

[mariposa]

je me suis mal exprimé, mais c'est exactement ce que je voulais dire, le moment cinétique total est conservé. La moment cinétique de la Terre fluctue autour de sa valeur moyenne, mais celle-ci reste constante, on ne peut donc pas dire qu'on a récupéré son énergie cinétique, juste récupéré ce qu'on lui a prêté....

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OK
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Avec une nuance l'installation d'un parc d'éolienne dans le vent des alizées (supposé constant) déplacerait la vitesse de rotation de la Terre d'une petite quantité fixe. De toute façon, dans tous les cas, on ne récupère rien du tout parceque les éoliennes joue le rôle d'une structure de couplage.

[GillesH38a]

Et mon gyroscope dans tout ça ?

je t'ai répondu, il faut de l'énergie pour le lancer et tu n'en récupereras pas plus que ce que tu as donné, désolé !

[yves25]

Vous avez raison, merci. J'ai sorti une beeeeeetise.

Un terme de couplage comme un autre en effet.

[danyvio]

je t'ai répondu, il faut de l'énergie pour le lancer et tu n'en récupereras pas plus que ce que tu as donné, désolé !

Bien sûr qu'il faut de l'énergie pour lancer le gyroscope. Néanmoins, l'énergie "volée" à la Terre pourrait être strictement supérieure à ce qui est nécessaire pour conserver au gyro sa propre énergie cinétique de rotation. C'est précisément ce que je ne sais pas calculer. Je prépare un schéma sur une expérience (vue il y a longtemps dans une émission de vulgarisation), de physique amusante, mais claire, où, manuellement, on fait touner un ensemble qui accélère le mouvement d'un gyroscope, au prix d'efforts fournis par l'opérateur. Mon idée initiale était de remplacer l'opérateur par notre bonne Terre. Cordialement,

[yves25]

Ca me turlupine encore: si mon parc d'éoliennes fournit de l'électricité intégralement utilisée pour le chauffage. La température de la Terre augmentera un petit peu. Elle rayonnera donc un petit peu plus.
Son bilan énergétique purement radiatif serait donc en déséquilibre

Mariposa dit qu'on transfere de l'énergie cinétique de l'atmosphère à la terre solide, c'est ce qu'on fait quand on augmente la rugosité de la surface mais , là, l'énergie est rayonnée (partiellement, au moins).

Le système n'est pas parfaitement isolé puisqu'il èchange de l'énergie avec l'extérieur par rayonnement.

Allez, dîtes moi où je déc...

[BertrandR]

Ca me turlupine encore: si mon parc d'éoliennes fournit de l'électricité intégralement utilisée pour le chauffage. La température de la Terre augmentera un petit peu. Elle rayonnera donc un petit peu plus.
Son bilan énergétique purement radiatif serait donc en déséquilibre

Mariposa dit qu'on transfere de l'énergie cinétique de l'atmosphère à la terre solide, c'est ce qu'on fait quand on augmente la rugosité de la surface mais , là, l'énergie est rayonnée (partiellement, au moins).

Le système n'est pas parfaitement isolé puisqu'il èchange de l'énergie avec l'extérieur par rayonnement.

Allez, dîtes moi où je déc...

Bonjour,

Si l'énergie du vent n'est pas récupérée et dissipée par les éoliennes elle le sera par la rugosité du sol et la viscosité de l'air. Les éoliennes modifient localement la rugosité c'est tout, la seule différence c'est que le rayonnement est émis à un endroit différent (à l'endroit où est utilisée l'électricité).

[yves25]

Ca me turlupine encore un peu.

Je sais bien que la rugosité, ce sont de frottements et que donc il y a transformation d'énergie cinétique en chaleur.

Mais si la rugosité de la planète augmente, (une chaîne de montagnes par exemple), la vitesse de l'air tend à s'aligner sur la vitesse de rotation de la partie solide. Comme le dit Mariposa, il y aura bien action et réaction et transfert de moment cinétique mais puisque la rugosité est une force dissipative , il y a dégradation d'énergie cinétique et dissipation de chaleur.

Eoliennes ou cyprès dans la vallée du Rhône ou chaîne de montagnes, effectivement , c'est la même chose.

On est d'accord?

[BertrandR]

Eoliennes ou cyprès dans la vallée du Rhône ou chaîne de montagnes, effectivement , c'est la même chose.

On est d'accord?

Je dirais qu'une éolienne c'est un peu comparable à un arbre secoué par le vent, il y a bien dissipation d'énergie mécanique en chaleur dans les mouvements de l'arbre, sauf que l'éolienne c'est un arbre amélioré sur lequel on aurait fixé une corde permettant de transmettre le mouvement à distance, et donc la dissipation à distance.
Pour l'éolienne optimisée une grosse partie de l'énergie cinétique du vent est récupérée et transformée en électricité et une petite partie est dissipée en chaleur à cause des frottements de l'air sur les pales, des frictions mécaniques au niveau des engrenages et des roulements et des pertes électriques dans la génératrice et les cables.
Il faut bien voir l'atmosphère comme faisant partie intégrante de la terre, l'atmosphère tourne en même temps que la terre et heureusement sinon on aurait des vitesses de vent 1650 km/h à l'équateur. Les éoliennes et la rugosité n'ont une influence que sur les mouvements relatifs de l'air par rapport au repère Terre, ces mouvements relatifs ayant pour origine les différentiels de température crées par le rayonnement solaire, à partir de là tu en sais plus que moi sur la question.

[yves25]

Merci.

On peut parfaitement interpréter les mouvements de l'air d'un point de vue dynamique: le fluide ne suit pas fidèlement le mouvement de la partie solide. C'est la raison des marées par exemple. Il en est de même pour les vents zonaux (parallèles à l'équateur): le fluide tourne un peu moins vite que la partie solide ce qui provoque un déplacement relatif vers l'ouest: ce sont les alizés.

Par contre pour les composantes méridiennes , ça ne marche plus.

Donc, les mouvements relatifs de l'air n'ont pas comme unique origine les différences de température: c'est vraiment un couplage entre la dynamique de la rotation et la thermodynamique.

[BertrandR]

Merci.

On peut parfaitement interpréter les mouvements de l'air d'un point de vue dynamique: le fluide ne suit pas fidèlement le mouvement de la partie solide. C'est la raison des marées par exemple. Il en est de même pour les vents zonaux (parallèles à l'équateur): le fluide tourne un peu moins vite que la partie solide ce qui provoque un déplacement relatif vers l'ouest: ce sont les alizés.

Par contre pour les composantes méridiennes , ça ne marche plus.

Donc, les mouvements relatifs de l'air n'ont pas comme unique origine les différences de température: c'est vraiment un couplage entre la dynamique de la rotation et la thermodynamique.

Pour les alizées il ne faut pas uniquement considérer, il me semble, la direction des vents à la surface de la terre mais l'ensemble du système convectif, pour les alyzés c'est les cellules de Hadley.

http://www.educnet.education.fr/obte...me/atmo325.htm

En fait il n'y a pas de déplacement relatif de l'atmosphère dans son ensemble par rapport à la terre.

Pour les marées c'est différent puisqu'il y a action d'une force extérieure au système : la force de gravitation de la Lune et du Soleil. Ces forces extérieures ne suivent pas le mouvement de rotation de la Terre et on constate un mouvement de propagation de l'onde des marées. Si cette onde est freinée d'une manière ou d'une autre par la viscosité de l'eau ou par une usine marémotrice alors il y a dissipation d'énergie et ralentissemnt du mouvement de rotation de la Terre, mais bon la masse de la Terre c'est pas rien quand même.

[SK69202]

Bonsoir,

Dans les conséquences du ralentissement des vents par les éoliennes, je pensais à la modification de la vitesse de transfert de la chaleur et de l'humidité avec en corolaire les conséquences climatiques

Pour l'influence des vents sur la l'énergie cinétique d'une planète, je crois que les études sur la superrotation de l'atmosphère de Vénus peuvent alimenter le débat.

Imaginer des éoliennes sur Vénus, elles gênent personnes, elles sortent des Gw !

[GillesH38a]

Danyvio, imagine que tu sortes ton gyroscope (au repos) de sa boite, que tu le fasses tourner, que tu produises de l'énergie, tu fais ce que tu veux avec (produire de l'hydrogène par électrolyse par exemple), puis tu arrêtes tout et tu remets ton gyroscope dans la boite.
Est-ce que la vitesse de rotation de la Terre a pu varier entre le début et la fin ? non parce que ca contredirait le principe de conservation du moment cinétique. Donc la Terre a rigoureusement la même énergie de rotation qu'avant, donc l'énergie correspondant à l'hydrogène doit venir d'ailleurs ! elle vient juste de l'énergie que tu as mis pour faire tourner le gyroscope initialement. Dans l'expérience que tu cites justement, c'est l'opérateur qui fournit l'énergie mais nous sommes une machine thermique alimentée par la nourriture, ce n'est pas le cas de la Terre !


Yves, je n'ai pas bien compris tes interrogations je crois ... lorsque le vent se lève, il emprunte du moment cinétique à la Terre qu'il lui rend quand il se calme. Si c'est un vent continu, il chauffe en permanence le sol en dissipant l'énergie thermique (qui vient bien in fine du Soleil) qui l'entretient. Mettre des éoliennes (ou changer la rugosité) peut changer la part de l'énergie solaire qui passe temporairement dans le vent pour etre dissipée (en modifiant les gradients de pression par exemple, le vent ira moins vite donc dissipera moins), mais ne changera pas le bilan total radiatif, le vent n'est qu'une courroie intermédiaire par laquelle passe plus ou moins d'énergie....avant d'etre de toute façon reradiée.

[Garion]

Je ne suis pas d'accord Gillesh38. Si je m'assied sur un siège de bureau et que je tourne sur moi-même , si je tiens une roue de vélo horizontalement, elle se met à tourner toute seule autour de son axe (il n'y a pas d'énergie à rajouter) et pourrait entrainer une petite dynamo, mais cela freine ma rotation sur moi-même.
On pourrait imaginer en théorie le même système pour la terre.

[danyvio]

Je ne suis pas d'accord Gillesh38. Si je m'assied sur un siège de bureau et que je tourne sur moi-même , si je tiens une roue de vélo horizontalement, elle se met à tourner toute seule autour de son axe (il n'y a pas d'énergie à rajouter) et pourrait entrainer une petite dynamo, mais cela freine ma rotation sur moi-même.
On pourrait imaginer en théorie le même système pour la terre.

Merci Garion, c'est exactement à cela que je pensais dans mon message initial. Aux mathématiciens / mécaniciens de développer l'idée !

[yves25]

Yves, je n'ai pas bien compris tes interrogations je crois ... lorsque le vent se lève, il emprunte du moment cinétique à la Terre qu'il lui rend quand il se calme. Si c'est un vent continu, il chauffe en permanence le sol en dissipant l'énergie thermique (qui vient bien in fine du Soleil) qui l'entretient. Mettre des éoliennes (ou changer la rugosité) peut changer la part de l'énergie solaire qui passe temporairement dans le vent pour etre dissipée (en modifiant les gradients de pression par exemple, le vent ira moins vite donc dissipera moins), mais ne changera pas le bilan total radiatif, le vent n'est qu'une courroie intermédiaire par laquelle passe plus ou moins d'énergie....avant d'etre de toute façon reradiée.

Merci, je vois ce qui me bloquait.

En fouillant un peu, j'ai trouvé pas mal de choses sur la durée de la rotation et les mouvements atmosphériques ou/et océaniques.
J'ai retrouvé un article ancien mais qui me semble assez clair, tout au moins au début et qui présente la circulation générale suivant la perspective du moment cinétique
http://ams.allenpress.com/archive/15...69-6-5-292.pdf


Bon, c'est un peu HS, mais c'est l'occasion.

[GillesH38a]

Je ne suis pas d'accord Gillesh38. Si je m'assied sur un siège de bureau et que je tourne sur moi-même , si je tiens une roue de vélo horizontalement, elle se met à tourner toute seule autour de son axe (il n'y a pas d'énergie à rajouter) et pourrait entrainer une petite dynamo, mais cela freine ma rotation sur moi-même.
On pourrait imaginer en théorie le même système pour la terre.

Bonjour

tu oublies juste qu'il faut dépenser de l'énergie pour te mettre en rotation sur le siège de bureau. Le fait de tenir une roue de vélo à la main augmentera l'énergie que tu dois mettre au départ (par le principe de l'action et de la réaction, si il y a un couple sur la roue, il y en a aussi un supplémentaire sur le siège), et tu récupéreras ce "stock" en freinant la roue. A la fin, la source d'énergie aura toujours été l'énergie musculaire (ou autre, électrique, ...) qui t'aura mis en rotation au départ.

[yat]

tu oublies juste qu'il faut dépenser de l'énergie pour te mettre en rotation sur le siège de bureau. Le fait de tenir une roue de vélo à la main augmentera l'énergie que tu dois mettre au départ (par le principe de l'action et de la réaction, si il y a un couple sur la roue, il y en a aussi un supplémentaire sur le siège), et tu récupéreras ce "stock" en freinant la roue. A la fin, la source d'énergie aura toujours été l'énergie musculaire (ou autre, électrique, ...) qui t'aura mis en rotation au départ.

Si j'ai bien compris l'idée de départ et la métaphore du siège de bureau, le siège c'est la terre, et la roue de vélo c'est la "centrale gyroscopique" placée sur le pôle nord. L'énergie de mise en rotation du siège de bureau, c'est donc une énergie qu'on n'a pas à fournir, puisque la terre tourne déjà. Et le fait que la roue se mette à tourner en ralentissant le siège de bureau, ça correspond à ce que le bazar se mette en route en puisant de l'énergie dans la vitesse de rotation de la terre. Donc ça correspond bien au principe de ralentir la rotation de la terre, en récupérant l'énergie correspondante.

[danyvio]

Tout à fait Yat ! Simplement dans l'idée de départ, il y a un mécanisme engrenages + poulie etc. qui rend plus ou moins solidaires la Terre et l'armature du gyroscope

[dédé29]

la seule énergie récupérant celle de la Terre est la marémotrice, l'excèdent de moment cinétique étant transféré alors au mouvement orbital de la Lune.

Je me souviens,dans ma jeunesse ,d'avoir vu un documentaire au cinéma ou l'on expliquait et calculait la diminution de la vitesse de rotation de la terre liée à la mise en service de l'usine marée motrice de la Rance !C'était infime mais j'avais été impressioné.