Arrakis, Atmosphère d’avant les Atréides.

Arrakis, Atmosphère d’avant les Atréides.

Composition : les composants gazeux principaux étaient l’azote (74,32% en masse), l’oxygène (23,58%) et l’argon (1,01%). Les gaz en traces importantes sont la vapeur d’eau (moins de 0,5% variable), le dioxyde de carbone (0,035%) et l’ozone (0,52%). Les valeurs numériques sont celles données par Kynes dans ses études pionnières de la planète[1]. Les différences actuelles sont dues à des changements de compositions qui ont eu lieu au cours des cinq millénaires qui ont suivi, et ne reflètent en aucun cas les inexactitudes dans les mesures de Kynes.

     La composition est tout à fait semblable à celle des autres planètes Neta 2C-53B, excepté que la quantité d’ozone était anormalement élevée et que la quantité de vapeur d’eau était anormalement basse. L'excès d'ozone a été d'une importance considérable pour nombreux phénomènes atmosphériques. Un exemple notable, la soi-disant « tempête coriolis ». Le rôle de l’ozone dans ceci et d’autres aspects de l’atmosphère sont décrit dans les chapitres suivants.

     Beaucoup de poussière était présente dans l’atmosphère, en permanence. Ceci, bien sûr, était le résultat de la surface desséchée  et des violentes tempêtes qui balayaient la planète. Le ciel avait donc une matité presque uniforme en raison de la diffusion de la lumière par la poussière. Cependant, dans les régions polaires, le ciel apparaissait souvent bleuâtre, alors que dans d’autres régions cette teinte n’était qu’occasionnelle. Le contenu  de la poussière atmosphérique était dans les limites de la classification de Neta 2C-53B.

Caractéristiques physiques : En surface les valeurs de pression, de vitesse moyenne du vent et de température étaient aussi compatibles avec les lignes directives de Neta 2C-53B, c’est-à-dire une pression moyenne (planétaire) de 1.000 + ou – 5 millibars, une température moyenne planétaire (taux annualisé) de 286 + ou – 2 degrés absolus et une vitesse moyenne globale des vents, à hauteur standard, de 20 + ou – 3 km/h. Il est à noter que toutes les planètes Neta 2C, indépendamment de leur suffixe, sont habitables.

Climat : dans la majeure partie de la planète, il fut décrit comme chaud et sec. Le point de congélation se situait uniquement au niveau des pôles où les températures de surface étaient presque toujours en dessous du point de congélation. Les nuits étaient généralement fraîches (dans un sens relatif).

     La planète avait peu de saisons marquées du fait que son orbite autour de Canopus était presque circulaire et que l’axe de rotation de la planète était presque perpendiculaire à son plan elliptique. Pour cette raison les petites calottes glaciaires semblaient demeurer inchangées. Toutefois, des études scientifiques montrèrent que les calottes présentaient un très faible mouvement d’avance et de recul avec les saisons, montrant ainsi, qu’une une faible quantité de vapeur d’eau serait passée entre les pôles. Ptahtercicah (9527) étudia les mécanismes de transport de la vapeur d’eau en termes de quantités minimales requises pour soutenir toute forme de vie. L’exactitude de ses calculs théoriques fut confirmée par Arrakis qui fit office de test. Son travail constitua, dès lors, la base à partir de laquelle on établit le système de classification planétaire, principalement pour la classe Neta[1].

Phénomènes météorologiques : De minces cirrus apparaissaient, de manière saisonnière, dans le voisinage des calottes glaciaires, mais les nuages de poussière (et les tempêtes générées) étaient les caractéristiques dominantes de la météo d’Arrakis. Chaque jour, la poussière était rejetée dans l’atmosphère par un phénomène de petits  tourbillons ou de Pseudo-vortex. D’anciennes croyances racontaient que ces colonnes de poussière représentaient l’esprit des ancêtres. Cependant, des études scientifiques montrèrent que ces manifestations n’étaient que le résultat d’un sérieux réchauffement de la surface du sol combinée avec des températures plus fraiches au-dessus du sol et un vent léger. Ces tourbillons sont communs aux zones désertiques de toutes les planètes de classe Neta. Normalement, ils ne présentent pas un danger pour l'homme. Nefad (9156), avança une théorie selon laquelle les tempêtes Coriolis seraient une manifestation de l’accumulation de plusieurs tourbillons, associée à la rotation du vecteur vent par rotation planétaire[2]. Il est maintenant reconnu que les premières considérations de Nefad étaient trop simplistes et en partie erronées ; Hohsha (11301), fournit la base théorique sur laquelle notre compréhension actuelle se base[3]. Les forces de Coriolis jouaient en effet un rôle majeur, mais l’ampleur des tempêtes impliquaient plusieurs facteurs, et tout devait se  combiner harmonieusement pour produire les plus grandes  tempêtes. Une différence de température presque constante de 27 degrés Celsius (moyenne annuelle),  existait entre l'Équateur et les pôles. Cette différence de température créait un flux atmosphérique entre équateur et les pôles. Sur Arrakis, le flux était assez lent. L'air plus froid des pôles, étant plus dense, il s’écoulait le long de la surface, mais était  rapidement chauffé par rayonnement émis par la surface. Dans l’hémisphère nord ce flux était dévié vers l’ouest alors que dans l’hémisphère sud il était vers l’est (effet coriolis, désignation planétaire 3). La rotation planétaire était de classe B, ce qui signifie que la circulation générale se brisait en tourbillons. Ces derniers sont également appelés cyclones ou anticyclones, en utilisant les anciens termes de Terra. Sur toutes les planètes de type Neta de classe 3, les cyclones engendrent des tempêtes. Mais les cyclones, sur Arrakis, produisaient de violents orages, principalement en raison de l'excès d'ozone.

     L’ozone était concentré à seulement deux kilomètres au-dessus de la surface. Il était produit parle fort rayonnement ultraviolet de Canopus et absorbait une grande partie du rayonnement. L'atmosphère subissait, ainsi, un réchauffement important à cette basse altitude.

La température était élevée à la surface, diminuait avec l'altitude, mais augmentait ensuite lorsque l’on rencontrait la couche d'ozone. Convection et advection associé aux cyclones étaient donc normalement confinées dans une bande de deux kilomètres au-dessus de la surface. Ce confinement intensifiait grandement l’ampleur des tempêtes.

     De manière surprenante, les plus grandes tempêtes de Coriolis sur Arrakis, ne se produisirent pas de cette manière. Une tempête réelle eut lieu seulement lorsque la barrière thermique de l'ozone a été brisée ! Nefad compris presque ce fait. La force de la barrière thermique d'ozone dépendait de la variation du flux d’ultraviolets de Canopus, qui varie. La force des cyclones variait également, mais le plus important était les tourbillons convectifs. Comme nous le savons maintenant, depuis le Magot de Rakis, le cyclones étaient plus répandus durant le passage du front de jour. Plus le cyclone était fort, plus le nombre de vortex générés était important. Chaque tourbillon emportait la chaleur vers le haut, vers la barrière d’ozone. À ces occasions, quand les conditions étaient bonnes, la chaleur transportée vers le haut pouvait produire immédiatement au-dessous de la couche d'ozone, des températures qui étaient plus élevée que dans la couche elle-même. La barrière était détruite lorsque cela se produisait.

La barrière a été détruite lorsque cela s'est produit. La réaction était auto-entretenue et explosive dans ses effets, et une tempête de poussière ou de sable vraiment importante évoluait alors que  l'atmosphère était toute retournée.

     Au cours des tempêtes, grâce à des instruments certifiés (qui devaient pouvoir résister à la fureur des tempêtes), on avait pu enregistrer la vitesse des vents qui pouvait aller jusqu’à 800 km/h. Pachtra (10002), signala une seule mesure de la vitesse du vent, supérieure à 1 000 kilomètres par heure. Mais ceci fut démenti car son instrument, à cette époque, n’était pas certifié[4]. En outre, une telle vitesse aurait dépassé la vitesse du son, au niveau du sol d’Arrakis. Les vents supersoniques n’ont jamais été confirmés sur aucune planète. Pourtant, comme le dit si bien Ghralic : « Les habitants d’Arrakis ont mentionné avoir entendu certains bruits lors des plus grandes tempêtes. Serait-ce que les vents ont parfois dépassé Mach -1 ? Cette question mérite d'être approfondie en laboratoire sous conditions contrôlées. »

     Les phénomènes électrostatiques faisaient partie intégrante de l’environnement. Les tourbillons et les tempêtes de poussière provoquaient un considérable chargement des poussières par le biais de tribo-électrification. Les décharges de foudre étaient fréquentes dans les nuages et parfois un éclair frappait le sol. De l’ozone était ainsi produite, mais c'était seulement un contributeur mineur à l'ozone atmosphérique totale.

     Les particules de la taille de grains de sable (ou plus grosses) restaient, pour la plupart, dans les niveaux inférieurs des tempêtes Coriolis. Les plus proches de la surface causaient une érosion importante. Si la planète n'était pas si géologiquement active (voir Arrakis — géologie) sa surface aurait été entièrement plate sauf pour les étendues de dunes omniprésentes.

     Durant la phase d’affaiblissement des tempêtes, une grande partie de la poussière se déposait sur la surface.  La vapeur d'eau absorbée par les grains était aussi transporté vers le bas (un phénomène localement appelé El-sayal). L’ionisation par les rayons ultraviolets libérait graduellement l'eau dans l'atmosphère. Ce processus durait quelques jours.

Effets de surface

     L'érosion des tempêtes en surface et la présence d’étendues de dunes sont indiqués ci-dessus. Les processus impliqués étaient connus depuis l'antiquité, et aucun commentaire n'est nécessaire ici. Toutefois, les bassins de poussière (parfois appelés cuvettes de poussière) et les sables-tambour méritent une attention particulière.

     Les cuvettes ou les bassins étaient le résultat de processus géologiques, étant par la suite remplis de poussière. Il existait un danger pour les voyageurs imprudents, parce que la poussière avait le même type de comportement que les sables mouvants. Le tassement de la poussière était si peu dense que des mouvements de marées tout comme les marées océaniques étaient facilement observables (appelés localement marées de sable). La question scientifique étai, pourquoi la poussière devrait-elle  présenter un coefficient de tassement presque négatif, et par conséquent un comportement de fluide, étant donné que des situations similaires ont rarement été découvertes sur une autre planète. Nous sommes redevables à Asterak (15104) dont la brillante perspicacité a donné la réponse finale et correcte en réalisant avec succès l'effet en laboratoire[5]. La séquence des événements est la suivante:

1. La poussière déposée, après chaque tempête, était très chargée. La surface des grains contenait également de la vapeur d’eau absorbée.
2. Le nombre d’électrons négatifs et d’ions positifs était initialement égal dans la masse de poussière.
3. Les électrons étaient eux-mêmes attachés à des molécules de vapeur d’eau polaire.
4. Les molécules de vapeur d’eau migraient vers le haut, le long du gradient de densité atmosphérique.
5. Les ions positifs étaient étroitement liés aux aspérités de surface des grains de poussière et restaient en arrière.
6. En conséquence, la poussière avait une charge positive élevée et fortement stable. Les forces électrostatiques répulsives compensaient presque les forces gravitationnelles d’où un comportement semblable à celui des liquides.
7. La couche de poussière s’accumulait dans les dépressions et les bassins jusqu’à ce qu’ils soient pleins. Ben sûr, comme l’épaisseur de la couche, le poids de la surcharge causait un tassement, un compactage. Ainsi, le comportement de sable mouvant était confiné aux cinq mètres supérieurs du dépôt.
        Les phénomènes ci-dessus n’ont pas été observés dans les zones exposées puisque tout déséquilibre de charge sur la poussière, dans ces zones, était rapidement neutralisé par les mouvements en surface et par l’exposition prolongée aux ultraviolets. Bien sûr, cette poussière neutralisée était présente dans les bassins et  dans les cuvettes, mais elle représentait seulement un faible pourcentage du total. Les zones chargées n’avaient aucune influence sur le comportement de la poussière neutralisée ou sur le mouvement du sable au-dessus d’elles. En fait, les quelques premiers dizaines de millimètres de poussière étaient neutralisés par l’exposition aux ultraviolets.
        Pachtra est généralement connu pour avoir découvert le mécanisme responsable du son émis par le sable-tambour[6]. L’enregistrement était un peu brouillé, mais la discussion académique pour savoir qui était responsable de cette découverte était de peu d’importance, et comme Ghralic le mentionna : »C’est l’avancement de nos connaissances qui comptent ». L’utilisation de la terminologie « sable-tambour » était unique d’Arrakis, mais les sables émettant des sons furent notés sur de nombreuses planètes de type Neta, en particulier celles de classe C et de sous-catégorie 50 à 60. La nomenclature locale dépendait de la nature du son émis. Les indigènes qualifiaient ces sons en fonction de ceux d’un instrument de musique local.
   Les sables les plus musicaux produisent un son unique qui décroît de manière exponentielle avec le temps, après quelques pas sur eux ou après qu’ils aient subit en autre impact. Un second pas produit un son similaire avec une diminution similaire en intensité. Cependant, un sable-tambour émet une série de battement de basse fréquence à partir d’un simple pas. Ces battements disparaissent de manière exponentielle, mais le caractère pulsatile (tambour) est tout à fait caractéristique.
        On savait bien, avant l’époque d’Hohshas, que quatre conditions étaient nécessaires pour qu’un sable chante. Premièrement, les grains de sable doivent être approximativement de même taille. Deuxièmement, les grains doivent être collés ensemble. Cette liaison se produit couramment par la déposition chimique des sels solubles dans l’eau, à la surface du grain. Troisièmement, la densité doit être uniforme. Enfin, le soubassement doit être essentiellement parallèle à la surface du sable. Tout impact produit des vibrations, mais lorsque les conditions ci-dessus sont remplies, cette impulsion peut créer la résonnance et un signal sonore est produit. La couche de sable, entière, vibre. Si les ratios d’espacement moyen inter grains sur le diamètre des grains et l’espacement moyen inter grain sur l’épaisseur du lit de sable se situent dans les limites prescrites, la tonalité est audible pour une oreille humaine. Ces nombreuses considérations sont rarement réunies, ainsi, les sables chantants sont particulièrement rares. Mais si ces conditions sont réunies, nous avons alors un  excellent instrument de musique, analogue à ceux existants. Mais sans les fonctionnalités tonales des véritables instruments (ou de la voix humaine).
        Pachtra reconnaissait que, sous certaines conditions, les ratios notés ci-dessus pouvaient prendre des valeurs qui auraient abouti à un modèle constructif ajouté à une interférence destructive dans les ondes sonores. Un simple  choc ou un pas aurait alors provoqué un son pulsé. Pachtra était non seulement un maître en mathématiques, mais aussi un excellent expérimentateur. Il passa plusieurs années sur Arrakis à effectuer des enquêtes sur le terrain, en dépit des dangers évidents. Cette combinaison du champ expérimental et de la recherche théorique l’amena à aimes les planétologistes (et par là même, tous les scientifiques). Il est regrettable que son génie et son courage n’aient pas été reconnus jusqu’à récemment.
   Champ magnétique
        Arrakis possède son propre champ magnétique (voir Arrakis – géologie, pour plus de détails). Cependant, Canopus émet un flux anormalement élevé de particules chargées avec des segments et des champs magnétiques. Ceci contracte sévèrement le propre champ magnétique de la planète et permet aux particules d’interagir directement sur les molécules atmosphériques. Aucun effet connu sur Arrakis, ne s’était avéré être le résultat de cette interaction. Cependant, les perturbations magnétiques rendaient le champ principal incertain pour la navigation. Des moyens alternatifs pour s’orienter, tels les paracompas, furent développés pour surmonter ce problème. Aujourd’hui, nos techniques dépassent largement ces efforts de navigation rudimentaires.
   Les prédictions de temps
        Les techniques modernes de prédiction du temps, développées par les arrakeens (il y a environ 5.000 ans), semblent extrêmement primitives. Cependant leurs méthodes étaient bien plus adaptées aux conditions sur Arrakis. En effet, les prédictions étaient remarquablement précises et méritent que cela soit noté. Qui croirait que la pose de bâtons, sans aucune sophistication puisse prédire le temps ? Mais ce système fonctionnait sur Arrakis, parce que tous les phénomènes météorologiques dans les régions habitées étaient associés à des tempêtes de poussière. Cela simplifiait le problème, plus que sur d’autres planètes. Une ligne de bâtons (ou double ligne), était placée sur les pentes inférieure des corniches et des crêtes rocheuses. L’emplacement était particulièrement important. La pente devait faire face à la fois à une grande aire ouverte, qu’à la direction dans laquelle le vent de la tempête soufflait, elle devait être dépourvue de grands rochers qui auraient pu produire des tourbillons, elle requérait enfin, un angle de 15° avec plus ou moins 5°, et devait être sur un escarpement rocheux s’élevant d’au moins 500 m au-dessus du paysage environnant. Lorsque toutes les contions étaient réunies, les vents qui s’engouffraient sur le haut de la pente n’étaient pas seulement déviée vers le haut, mais ils créaient une zone de perturbation du côté situé contre le vent. Cela n’impliquait pas, forcément, qu’un certain calme régnait dans la zone de perturbation du vent. Au contraire, avec la zone géométrique spécifique choisie, les vents soufflaient moins fort, le degré de différence augmentant à mesure que la vitesse du vent augmentait. Les bâtons situés dans la zone d’ombre étaient ainsi légèrement moins exposés à l’action du vent, que ceux en bas de la pente.
        Les vents dominants transportaient toujours de la poussière. Les fremen choisissaient des matériaux sensibles à l’abrasion, qu’ils pouvaient trouver facilement, ils enrobaient les bâtons d’une substance, aujourd’hui on sait que c’était de l’amborite. Ce revêtement s’usait lentement, même avec le plus léger des vents. La mesure de perte de masse, chaque jour, donnait la vitesse du vent et la quantité de poussière, avec une précision qu’aucun instrument, à l’époque, n’aurait pu faire. En prenant le rapport de ce produit sur les bâtons du bas de la pente sur celui des bâtons de la zone de perturbation, on obtenait la vitesse du vent. La précision de ces déterminations dépassait largement les capacités des autres instruments, et encore aujourd’hui, ils s’avèrent plus efficaces que les instruments modernes (les fabricants avouent qu’ils ne sont pas suffisamment résistants.
        On peut calculer la vitesse du vent à partir du rapport de vitesse du vent et de la connaissance de la géométrie de la surface, mais les fremen n’avaient laissé aucun document prouvant ce qu’ils savaient faire ou même qu’ils aient eu les connaissances mathématiques nécessaires. Mais il n’y avait pas besoin de faire ce calcul, puisque le rapport de vitesse était, à lui seul, suffisant pour la prédiction du temps sur Arrakis. Il est bien établi que les tempêtes arrakeens étaient précédées par une très légère diminution de la vitesse intégrée du vent (et également du rapport des vitesses, ce qui dans ce cas était directement proportionnel à la vitesse du vent). Sur la plupart des autres planètes habitables, cette diminution est importante, facilement perceptible, et est communément appelée « la calme avant la tempête ». Sur Arrakis, la diminution survenait un jour avant une tempête mineure, augmentait à deux jours pour une tempête majeure, et 5 jours pour les plus grandes tempêtes coriolis. La taille de la tempête à prévoir était proportionnelle au carré de l’amplitude de la diminution. La façon dont les fremen étaient capables de discerner ces relations, reste une source d’émerveillement pour de nombreux scientifiques.
   Autres références :

• Th. Zed Ghralic, « Etudes climatologiques arrakeens, du temps des Atréides à maintenant », M. Forum rologique, Toute la question, 59.

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[1] Pardot Kynes, «Atmosphère d'Arrakis", Bulletin de Planétologie, NS127: 135-55.

[2 Marta Ptahtercicah, «La vapeur d'eau dans les cycles de vie des organismes», Cahiers de Biologie impériales, Ser.5, 15: 106-68

[3 LL Nefad, Bull "Rotation et Coriolis". Planète, OS 784 : 86-117.

[4 Joon F. Hohshas, ​​"Interaction de la température, Rotation et radioprotection dans Coriolis,"Bull. Planète. NS 1301: 48-68

[5 Doris Pachtra, « Effets des tempêtes sur Arrakis », Bull. Planète., OS 1630:230

[6 R.V. Asteràk, « Effets de macro dans les particules de poussière chargées », Soil Science (Caladan), 27 :422-99.

[7 Doris Pachtra, « Transmission du son dans les conditions uniques d’Arrakis », Bull. planète, NS5 : 80-108

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