Bon, il faut être réaliste, de moins en moins de jeunes après le BAC prennent le chemin des Sciences. En 1960, 33% des étudiants étaient en filières scientifiques, aujourd’hui c’est moins de 20%. Quant aux diplômés supérieurs en Physique-Chimie, c’est une baisse de 37% pour la France dans les 10 dernières années, ce qui reste tout de même inférieur aux 50% de chute chez nos confrères allemands !! Concernant la durée des études, les étudiants sortent diplômés de plus en plus tard mais il y a de moins en moins de doctorants, bizarre non ? Bah oui en général il est classique et faire plusieurs 1^ère année et de changer de cursus de temps en temps, quoique ce dernier point est un avantage. En sortant du lycée c’est toujours difficile de savoir ce que l’on veut faire et avoir la possibilité de recommencer est importante.

Au niveau de la rentrée 2004, on a enregistré une baisse de 9% en Sciences. Mais bon, selon les chiffres, il y a une très légère hausse d’étudiants en 3^ième cycle, mais 97% de cette hausse, en science, est due aux étudiants étrangers qui viennent en France. En 3^ième cycle dans les domaines scientifiques, 30% des étudiants sont de nationalité étrangère. On arrive donc à la conclusion que notre système d’éducation est performant, la France est d’ailleurs très reconnue dans le monde pour les mathématiques. Nous avons d’excellents professeurs, les moyens ne sont pas comparables à ceux des Etats-Unis mais le coût des études n’est pas le même non plus ! Evidemment, les étrangers viennent se former en France, et repartent souvent quand ils ont fini. C’est pareil pour les petits étudiants français, ils partent aux Etats-Unis, en Chine, au Japon, en Angleterre ou en Allemagne où les salaires et avantages sont nettement supérieurs. C’est un grand problème ! Pour ma part, étant toujours étudiant, j’ai fait deux stages dernièrement : un en Suisse et un en Espagne… Il faut voyager, regarder ce qui se passe autour, se tenir au courant, partager et diversifier les expériences  mais si tous les jeunes chercheurs français partent à l’étranger, notre cher pays ne va pas s’améliorer. Quand on voit la paye d’un chercheur ou ingénieur classique au CNRS et des moyens dont il dispose ça fait vraiment peur si on vient de l’industrie ou des Etats-Unis. Je suis pour un mélange, surtout en Science car cela doit avant tout être un échange mais le fait de vouloir partir pour des raisons financières, c’est très dommage. Quand on voit tous les étrangers venant en France, on peut être fiers mais quand on voit tous les chercheurs français qui partent gagner de l’argent et donc amener une plus value aux Etats-Unis, je trouve cela très dommage. Dans mon école, salaire moyen à l’embauche en France : 30K€, salaire d’embauche moyen à l’étranger : 40,5K€. Il y a de quoi se poser des questions… Ensuite, si par chance (ou malchance) un étudiant décide de continuer ses études en faisant un doctorat, soit au moins trois années d’études supplémentaires, et bien le salaire d’embauches chute en dessous des 30K€. Etrange non ? Même formation pendant 5 ans et si on continue encore 3 ans et bah on gagne moins d’argent parce qu’on fait de la Recherche en général. Faut donc être complètement con pour faire ça, c’est pour ça que c’est mon choix J.

Ce cheminement lycée/prépa/école d’ingénieurs est le chemin classique pour un ingénieur, c’est en quelque sorte la voie royale mais maintenant on voit de plus en plus de parcours « chaotiques » en passant par la fac, des BTS, des IUT… et puis il y aussi les grandes écoles à prépa intégrée (ESIEE, UTC, INSA…), c’est d’ailleurs ce que j’ai fait. Le fait de pouvoir bifurquer est pas si mal je pense, parce que à 18 ans, je suis pas convaincu qu’un étudiant sache exactement ce qu’il veux faire et puis on évolue beaucoup vers ces ages là. Je prend mon exemple, c’est celui que je connais le mieux : Au lycée j’étais assez bon, mais rien d’extraordinaire, enfin je foutais rien, mais alors vraiment rien du tout. Je voulais être astrophysicien mais c’était trop dur et comme ma passion était l’informatique, je me suis dit que j’allais faire ingénieur informaticien ! Original non ? En fait après 2 années de prépas intégrées dans une école en électricité et en informatique/télécommunication, je me suis rendu compte que l’informatique c’était cool comme outil mais alors en faire mon métier, pas moyen ! J’ai découvert d’autres champs d’application dont je n’avais pas la moindre idée avant. Si mon futur moi était venu me voir pour me dire « tu seras ingénieur en génie électrique et chercheur en automatique » je me serai sans doute jeté par la fenêtre dans la minute, quoique... Enfin tout ça pour dire que c’est toujours difficile de choisir son orientation en terminal. Faire une école généraliste, je trouve que c’est une très bonne chose car ça permet d’explorer un peu toutes les sciences dans leur ensemble et de pouvoir choisir par la suite. L’autre secret, c’est évidemment et lire des magasines et des livres de vulgarisation scientifique (encore eux !!) car ils permettent de faire découvrir les sciences modernes et leurs applications.

Une personne moyenne au lycée faisant un BTS ou un IUT en réintégrant une école d’ingénieur dernière, pourquoi pas ! Evidemment souvent il faut rattraper les maths et c’est pas toujours évident pour eux mais ils ont du mérite et peuvent bien s’en sortir. Evidemment, la prépa c’est pas rigolo, on nous prend souvent pour des moins que rien (on se rend alors compte que toutes les maths et la physique du lycée c’est vraiment une goutte dans l’océan des sciences). C’est une étape dure à franchir mais souvent, ça vaut le coup et on peut dire qu’on ingurgite pas mal de connaissances en deux ans !! Pour un petit aperçu, je vous propose la chose suivante (pour la plus grande joie des ésiéens) :

Voici quelques mixes des célèbres commentaires de contrôle de A.L (j’ai tenu à ne pas divulguer son nom bien qu’il ne soit plus prof à l’ESIEE à l’heure actuelle). J’ai fait des copier-coller des meilleurs passages mais tout est authentique et a été distribué par le professeur en question à une centaine d’étudiants de première année préparatoire durant l’année 2001 à l’ESIEE-Amiens. En général, en première année on est un peu perdu dans cette nouvelle vie d’après BAC et ce genre de commentaire fait mal mais j’ai bien rigolé en relisant ça, ça rappelle des bons souvenirs, appelle à tous les Esiéens qui lisent ce blog :

Avant tout je rappelle ce qu’il y a avait écrit sur l’entête du contrôle :

 « L’avenir est radieux, mais le chemin sera tortueux. » Mao Tsé-Toung. »

et maintenant le commentaire de la correction :

« Ce tout premier contrôle d’un niveau moyen de terminal aurait dû permettre d’obtenir une note convenable (au moins la moyenne) à tous les étudiants sachant que,  de plus, le premier exercice était au choix… Tous les calculs étaient simples et les réflexions était du niveau de seconde. Certains exercices étaient même tirés d’un livre de quand j’étais petit. Rares sont les copies où la rédaction est claire. Le plus souvent, la rédaction ressemble à un remplissage méprisant (pour ceux qui ont écrit quelque chose), comme si on jetait une infâme pâtée à un chien…, en se disant qu’il fera lui-même le tri des bons morceaux. La plupart d’entre vous se complique la vie alors que la réponse est toute simple. Compliquer un problème simple revient souvent à dissimuler son ignorance sous des tonnes de calculs infructueux qu'on voudrait faire croire intelligents, mais, comme le dit un proverbe chinois:"une chèvre, même habillée de soie, reste une chèvre"... Il faudra bien comprendre un jour que les mathématiques, contrairement au management, ne se résument pas à d'aimables conversations de salon de thé ou de café du commerce... Et si je puis me permettre de vous donner un conseil, il n'y a qu'une seule "méthode de travail", le travail lui même. On comprendra aisément un jour que mes moyens financiers ne me permettent pas d'acquérir un semi-remorque pour y entasser toutes les copies sur lesquelles on trouve encore toutes ces sortes d'âneries.

Mais, étant professeur et non psychanalyste, je n'ai pas compétence à soigner "les névroses d' échec", mais à juger de la façon la plus équitable possible le travail qui a été fourni. Pour le reste, tentez une psychanalyse, ça coûte cher, mais il paraît qu’on se sent mieux après… » 

 « Ces exercices permettent de distinguer tout de suite les étudiants qui essayent de progresser (même modestement) en travaillant, de ceux qui, comptant sans doute sur leur génie propre, pensent pouvoir s'en sortir ex nihilo. Malheureusement, on ne peut pas, à chaque devoir de math, réinventer en 1h30 le feu, la roue, l'équation du second degré et la relativité générale...
Et c'est évident sur ces copies qu’on trouve de l'esbrouffe, c'est a dire des efforts démesurés pour trouver une mystérieuse formule d’intégrale ou de dérivé...qui ne marche pas. Inutile de dire à ces zozos que leurs "génie" virtuel est inversement proportionnel à leur ignorance réelle, en même proportion que leur excès de confiance est à leur travail inexistant, et c'est par là qu'il devrait commencer à s'auto-analyser. Le but d'un étudiant dans un contrôle devrait être de tout faire pour assurer des points et non pas faire exprès d'en perdre! Rares ont été ceux qui on trouvé la solution (en fait, aucun) voici donc la réponse qui était attendue… A.L » 

Vous comprenez qu’avoir 1/20 à un contrôle d’analyse qui est censé être facile, c’est dur à encaisser, mais alors quand on reçoit une correction avec un commentaire de ce type en introduction, on est complètement désespéré et on se dit qu’on est bon à rien. En même temps, c’est un peu ça qui m’a motivé à bosser vraiment parce que c’est vrai qu’en sortant de terminal, personne ne sait bosser et tout le monde se tape des sales notes au début (sauf les petits génies qui énervent tout le monde bien entendu).

Enfin la morale de cette histoire, c’est qu’il faut s’accrocher, ne jamais désespérer, la vie est une chose bien étrange et on arrive toujours à rebondir on ne sait pas trop comment. Enfin le secret, qui est évident mais pas forcément facile à appliquer, c’est de faire quelque chose qui plait, de réfléchir avec sa tête et de faire preuve de bon sens. Si à une question on trouve une température inférieure à 0K, un ampérage supérieur à 1MA ou une relation non homogène, il faut se remettre en question. Trop d’étudiants révisent les veilles de contrôles en apprenant des formules par cœur… Evidemment ça marche un temps mais par la suite, on ne nous demande plus des formules mais de réfléchir !! Il faut tout de même connaître les classiques bien entendu, je ne vais pas vous demandez de re-démontrer à chaque fois les équations de Maxwell mais la plupart des équations sont du bon sens (comme l’équation ci-dessus qui se retrouve en 5s) !!

Un moyen efficace et ludique pour la vulgarisation scientifique, c’est bien entendu les musées qui parlent de Science. Généralement pourvus de pleins de petites expériences rigolotes pour les enfants avec l’explication d’un phénomène physique. A Paris, on trouve évidemment la Cité des Sciences et de l’Industrie (la Villette, http://www.cite-sciences.fr) et le Palais de la Découverte (http://www.palais-decouverte.fr/) qui constituent les deux principales expositions scientifiques. Il y a toujours une partie fixe avec les expériences et une expo temporaire qui traite d’un sujet d’actualité. Quand j’étais petit j’adorais ces musées, ce sont les seuls où on peut vraiment apprendre en s’amusant et je pense que cet aspect ludique est indispensable pour faire aimer la science aux plus jeunes comme aux moins jeunes. Déjà que les sciences n’ont pas trop la cote en ce moment au niveau des études, si vous avez des enfants, emmenez-les dans ce genre d’endroit, ils s’amusent et découvrent la Science !! Après ils aiment ou pas, chacun son truc, mais ça peut être un élément déclencheur.

Je parle de ce sujet car je suis allé dans une expo de ce genre à Cracovie en Pologne ce mois-ci et j’ai beaucoup apprécié et rigolé. C’était un tout petit musée, nous étions quasiment tout seuls, il n’y avait qu’une grande salle munie d’expériences sur la mécanique, l’électromagnétisme, la mécanique des fluides. On pouvait construire un pont, voir l’influence des leviers, générer un déplacement avec un courant électrique et vice-versa, fabriquer des retenues d’eau pour les barrages, comprendre le phénomène de pression... Chaque expérience était très simple et dotée de l’explication du phénomène de manière vulgarisée. Ce genre de musée n’est vraiment pas très compliqué à mettre en place et c’est très dommage qu’il n’y en ait pas plus dans les villes de tailles modestes car c’est vraiment génial pour les enfants.

Il existe également des manifestations scientifiques ponctuelles pour les adultes et les enfants comme le festival de sciences de Paris-Montagnes qui se tenait du 17 au 25 Juillet à Paris (http://www.paris-montagne.org/). Ce genre d’événement est très prometteur mais pour en trouver en province, ce n'est pas évident. Sur Internet, on peut également trouver des portails scientifiques qui peuvent aider à trouver ce genre d’événements comme le portail http://www.science.gouv.fr/ développé par Alexandre Moatti (voir son blog http://indispensables.over-blog.com/).

En bref, il faut promouvoir ce genre de musées car ils constituent un élément majeur de la diffusion de la science au grand public, ce que l’on appelle la vulgarisation et qui est à mon avis un aspect primordial (voir mon ancien article Soyons vulgaires avec la Science).

On m’a demandé récemment : « pourquoi ne remplace t-on pas toutes nos centrales nucléaires par plein d’éoliennes partout en France ». On va donc se projeter dans une France où on décide de remplacer le parc nucléaire par des éoliennes…

Les plus grosses éoliennes commerciales (et les plus rentables) ont une puissance d’environ 2.5MW. Typiquement, les éoliennes N90/2500 fabriquées par un des leaders mondiaux : Nordex. Ce modèle mesure autour des 120m de haut pour un rotor ayant un diamètre de 90m (les pales font 45m). Le bruit dégagé est de 105 dB(A). On peut lire dans la documentation que les 2.5MW sont disponibles pour un vent supérieur à 14m/s (50km/h). Si le vent tombe à 8m/s, la puissance fournie est de 1MW et pour 6,5m/s on a 500kW. En pratique, une augmentation de 10% de la vitesse du vent donne 15 à 20% d'énergie en plus.

En étant raisonnable, on peut considérer qu’on peut installer 8MW par km² avec ce type d’éolienne, c’est-à-dire 3,2 éoliennes par km² en vue de la taille des pales et de l’espacement minimum entre 2 éoliennes. Concernant l’éolien offshore (dans la mer sur le littoral) la puissance installée au km² est la même.
Voici la carte des vents en France (pour une altitude de 50m) :

Sur le territoire français, la vitesse du vent se situe aux alentours de 5m/s à 50m au-dessus du sol, notre éolienne de 2,5MW ne fournit plus que 200kW. Mais l’éolienne que j’ai sélectionnée est plus haute (120m), le vent est donc plus important et on privilégie évidemment les zones venteuses en littoral. En étant optimiste, on peut dire que notre « éolienne moyenne » en France fournit une puissance de 500kW. Dans ce cas ce n’est plus 8MW/km² que l’on installe mais 1,6MW/km². Après un rapide calcul on déduit que pour atteindre les 63 000MW du parc nucléaire français, il faut donc occuper 40 000km². Cette superficie correspond à peu près à l’ensemble de la surface occupée par la culture du blé en France (je rappelle que la France est le 4^ième producteur mondial de blé avec 37 millions de tonnes). On pourrait donc remplacer toutes nos centrales nucléaires par des éoliennes si on mettait des éoliennes dans tous les champs de blé. Peut être que je ne suis pas le premier à avoir cette idée, puisque à côté d'Orléans des éoliennes Nordex poussent comme des champignons en pleine Beauce dans les champs de blé (voir photo en début d'article). Mais est-ce bien sérieux? 40 000km² d'éoliennes en France, je vous laisse apprécier par vous-même cette possibilité…(c'est bien sûr irréalisable).

Oui, les éoliennes c'est bien, ça montre que notre pays s'engage dans les énergies renouvelables, c'est une noble cause mais est-ce réellement une solution à notre gigantesque consommation électrique ? Ne devrait-on pas plutôt chercher à réduire notre consommation plutôt que dépenser de l’argent dans des éoliennes qui représenteront dans le meilleur des cas quelques pourcents de la consommation électrique française ? J’avoue que pour l’ingénieur que je suis, c’est bien les éoliennes, c’est pile dans ma branche et ça fait de l’emploi, on ne peut pas négliger cet aspect mais on pourrait aussi créer plus d’emplois pour le développement de futurs réacteurs nucléaires « propres » qui ne dégageraient presque plus de déchets radioactifs ! Mais pour ce qui est des choix à faire, c’est une question 100% politique où les scientifiques sont laissés de côté…

Réchauffement climatique, Global Warming, vaste débat, mot à la mode, fervents défenseurs, opposants acharnés, pléthore d’informations, innombrables articles scientifiques, prises de parole des politiques, autant de raisons qui font que ce sujet est très délicat ! Je vais essayer de vous dire ce que moi j’y comprends. 

N’étant pas climatologue, je ne suis sans doute pas plus compétent que vous sur la question mais je pense tout de même avoir le devoir de parler de ce sujet en tant que personne de formation scientifique. Je suis d’ailleurs allé voir il y a quelques mois au CERN en conférence Hubert Reeves à ce sujet (sujet qui n’a rien à voir non plus avec son métier mais il profite de son image médiatique pour diffuser son message et il a raison), sa conclusion est la même que beaucoup de gens : NOTRE PLANETE EST MALADE. La Terre rencontre à nouveau une extinction massive des espèces (la 6ième de son Histoire, la dernière étant les dinosaures il y a 65 Ma).

Il faut avant tout comprendre la cause de ce réchauffement, cette cause constitue sans doute le plus grand débat mais le GIEC (Groupe d'Experts Intergouvernemental sur l'Evolution du Climat) est justement là pour trancher de manière objective et scientifique, sans pressions politiques et de manière internationale. On parle beaucoup du GIEC depuis cette année, mais il faut bien comprendre que le problème est connu depuis longtemps et que le GIEC a été créé en 1988 par le G7. On peut consulter en français les résumés de l’étude parue en 2007 qui a fait tant de bruit :

- Groupe de travail I : les bases scientifiques physiques
- Groupe de travail II : Impacts, adaptation et vulnérabilité
- Groupe de travail III : Mesures d’atténuation
- Synthèse

Leurs conclusions est que l’effet de serre est en majorité responsable du réchauffement climatique et que l’augmentation des gaz à effet de serre est en majorité d’origine anthropique (du grec anthropos, homme, signifie que c’est l’homme qui en est l’origine). Ces 2 conclusions peuvent paraître évidentes mais pas pour tout le monde. Par exemple Claude Allègre, ancien ministre et censé être un scientifique de haut niveau de l’Institut de Physique du Globe de Paris refuse toujours d’y croire, il écrit que « la cause de la modification climatique contemporaine reste incertaine entre l'homme et la nature » mais c’est désormais un cas à part, et heureusement. De plus, le GIEC a pu quantifier avec des degrés de certitude élevés l’influence de l’homme sur le climat de la Terre dans les derniers siècles depuis l’industrialisation.

Je vous rappelle que l’effet de serre est un phénomène terrestre naturel provenant de notre atmosphère. Les rayons du soleil atterrissent sur le sol et le réchauffent. Cette chaleur provoque l’émission de rayons infrarouges vers l’atmosphère et certains gaz (dits à effet de serre) vont à nouveau réfléchir ces rayons vers le sol, contribuant ainsi à réchauffer le sol une deuxième fois et ainsi de suite. Ce phénomène est vital, sans l’effet de serre, la température moyenne de la Terre serait de –18°C.

Cet effet de serre entraine un effet « boule de neige » sur le climat à cause (entre autre) du phénomène d’albédo. L’albédo est le phénomène qui fait qu’un corps renvoie de la lumière par réflexion. Les surfaces noires comme la lave ont un albédo faible (seulement 4% du rayonnement est réfléchi) alors qu’une surface blanche comme la neige renvoie jusqu’à 90% des rayons du soleil. L’albédo moyen de la Terre est de 39%. Si le climat se réchauffe, plus de neige va fondre aux pôles et cet albédo moyen va nettement diminuer et contribuera ainsi à encore plus réchauffer le climat.

- La concentration d’un composant dans l’atmosphère qui se mesure en ppm (partie par million) ou en ppb (partie par milliard). Elle désigne le rapport du nombre de molécules de gaz à effet de serre au nombre de molécules d’air sec.

- Le forçage radiatif des différents composants de l’atmosphère. Le forçage radiatif est une mesure de l’influence d’un facteur dans la modification de l’équilibre entre l’énergie qui entre dans l’atmosphère terrestre et celle qui en sort, et constitue un indice de l’importance de ce facteur en tant que mécanisme potentiel du changement climatique. Un forçage positif tend à réchauffer la surface et un forçage négatif à la refroidir. Le forçage est exprimé en watt par mètre carré (W/m²).

Dans les rapports du GIEC 2007, les valeurs du forçage radiatif et des concentrations sont données pour l’année 2005 par rapport aux conditions préindustrielles définies comme celles de 1750.

Le rapport du GIEC nous dit que « Les concentrations globales de dioxyde de carbone, de méthane et d’oxyde nitreux ont fortement augmenté suite aux activités humaines depuis 1750, et maintenant dépassent largement les valeurs préindustrielles déterminées à partir les carottes de glace couvrant plusieurs milliers d’années » 

Il y a principalement 4 gaz à effet de serre sur le banc des accusés :

Il ne faut pas négliger le méthane qui a sa part de contribution dans le réchauffement. L’Europe et le Grenelle de l’environnement en France ont pris des mesures pour réduire le réchauffement climatique mais tous les textes parlent uniquement de réduction de C02. Evidemment, c’est un grand progrès de prendre de telles décisions même si c’est un peu tard mais autant prendre de vrais mesures plutôt que des mesurettes. Les calculs s’appuient souvent sur des tonnes d’équivalent CO2 (teqCO2) et il faut faire attention à de telles définitions qui peuvent induire en erreur selon l’horizon des estimations, voir l’article de La Recherche de ce mois-ci à ce sujet.

Le GIEC a prévu 4 scénarios pour l’avenir (voir graphique) provenant de simulations numériques multi-modèles. Ces simulations deviennent de plus en fiables et sont désormais très pertinentes même si les scientifiques ont encore du mal à modéliser certains phénomènes très complexes comme (entre autre) le rôle des forêts, la turbulence des océans, le double jeu des aérosols et l’économie (voir Les 3 inconnus du climat, La Recherche numéro 414, Décembre 2007). Un seul modèle ne peut pas rendre compte de tous les phénomènes bien proportionnés. Certains favorisent certains phénomènes plutôt que d’autres. L’idée consiste à faire des simulations avec plusieurs modèles ayant les mêmes paramètres et d’en faire ensuite la moyenne. Les résultats obtenus sont désormais satisfaisants en faisant des tests avec les périodes passés pour retracer le climat de la Terre (le CNRS possède une base de données de 1960 à 1989 pour tester ses modèles par exemple).

Même si nous avions arrêté en 2000 notre augmentation de production de gaz à effet de serre, les simulations prévoient une augmentations de 0,1°C par décennie à cause de la lente réponse des océans. La meilleure estimation dans le cas du scénario le plus bas (B1) est 1,8°C (dans une fourchette probable de 1,1°C à 2,9°C), tandis que la meilleure estimation pour le scénario le plus élevé (A1FI) est de 4,0°C (dans une fourchette probable de 2,4°C à 6,4°C). Le GIEC précise dans son rapport que « la nouvelle évaluation des fourchettes repose maintenant sur un plus grand nombre de modèles climatiques d’une complexité et d’un réalisme accrus, ainsi que sur de nouvelles informations relatives à la nature des rétroactions liées au cycle du carbone et aux limitations des réponses du climat, telles qu’elles ont été observées. »