Détourner la fonction première d’une technologie pour mieux se l’approprier révèle que nous la percevons comme un moyen de répondre à certains de nos besoins – que ces derniers soient ou non ceux que ses concepteurs ont anticipés.

Les travaux qui étudient comment et pourquoi nous utilisons les outils de communication numérique ont mis à jour un phénomène surprenant mais extrêmement fréquent : l’envoi de messages à soi-même. Cette pratique est apparue avec les e-mails, notamment dans un contexte professionnel. On la retrouve maintenant avec les outils de messagerie instantanée, au point que des plateformes comme WhatsApp ont introduit une fonctionnalité qui facilite l’envoi et la visualisation de ces messages.

La raison pour laquelle nous nous envoyons des messages à nous-même relève d’un mécanisme général : l’appropriation des technologies. Comprendre ce phénomène peut nous aider, tant individuellement que collectivement, à mieux contrôler notre vie numérique.

Comment nous nous approprions les technologies

L’appropriation est le processus par lequel nous transformons un moyen en un support de nos activités que nous mobilisons et utilisons sans vraiment y penser. Depuis notre enfance, nous nous sommes approprié de nombreux objets ou technologies : lorsque nous voulons enfoncer un clou, nous attrapons un marteau, et lorsque nous voulons connaître l’heure nous jetons un œil sur notre montre.

La généralisation des ordinateurs et des smartphones nous conduit maintenant à nous approprier différentes applications informatiques. Ainsi, lorsque nous cherchons une information, le premier réflexe de bon nombre d’entre nous est maintenant de lancer une recherche Google (avant, c’était d’ouvrir le dictionnaire). Partager un événement avec ses amis est souvent devenu synonyme d’attraper le smartphone, d’appuyer sur l’icône de Facebook ou de WhatsApp et d’envoyer un message ou une photo. Nous faisons cela sans vraiment y réfléchir, la technologie est en quelque sorte devenue transparente : notre attention est focalisée sur ce que nous cherchons ou ce que nous voulons dire, pas sur les moyens que nous utilisons.

Mais que veut dire « utiliser une technologie sans y penser » ? Quels sont les phénomènes qui nous permettent de réaliser des tâches complexes (trouver une information, parler à un ami, consulter son compte en banque…) de façon aussi fluide ?

Une partie de l’explication tient à notre capacité à automatiser certaines séquences d’actions. La première fois que nous utilisons une application (par exemple, un outil de messagerie) nous sommes obligés de réfléchir à ce que nous devons faire puis à la façon de le faire : indiquer à qui nous voulons envoyer un message et donc trouver comment taper un numéro de téléphone ou accéder à la liste de nos contacts ; identifier la zone de l’écran où il faut taper le message ; etc. Si nous utilisons régulièrement cette application, nous allons cependant internaliser cette combinaison d’actions récurrentes et être capables de l’effectuer machinalement, comme c’est le cas lorsque nous changeons les vitesses de notre voiture.

Associer un besoin à une technologie

Le phénomène clé de l’appropriation est cependant que nous avons associé un besoin (connaître la réponse à une question, contacter un ami) à une technologie (un moteur de recherche, un réseau social ou un outil de messagerie). C’est cette association qui nous fait lancer telle ou telle application sans y penser puis, de façon plus ou moins automatisée, l’utiliser.

Le développement des constructions psychologiques que sont ces associations besoin/moyen et ces séquences d’actions automatisées vient du fait que l’activité humaine est à la fois productive (nous réalisons des tâches, dans notre vie personnelle et professionnelle) et constructive (nous développons des moyens – matériels, organisationnels, psychologiques – de réaliser ces tâches). Lorsque nous découvrons une nouvelle façon de réaliser une tâche et qu’elle nous semble efficace, nous lui donnons de l’importance et elle tend à remplacer ou modifier notre ancienne façon de faire. C’est ce qui nous permet de nous développer, tant individuellement que collectivement.

Si nous nous approprions généralement les objets et les technologies d’une façon cohérente avec ce qui était prévu par leurs concepteurs, ce n’est pas toujours le cas. Lorsque nous devons enfoncer un clou et n’avons pas de marteau, nous allons généralement fouiller la caisse à outils pour trouver une alternative et, par exemple, attraper une clé anglaise. C’est une appropriation ponctuelle, et nous utiliserons le marteau dès que nous l’aurons retrouvé. Mais une appropriation ponctuelle peut se révéler productive et devenir récurrente. C’est le cas de ce pot de confiture posé sur notre bureau pour rassembler nos stylos, de ce crayon devenu une façon habituelle de tenir un chignon ou de cette caméra de smartphone devenu miroir de poche.

Détournement de technologies

La façon dont fonctionne l’appropriation des technologies met en évidence que pour comprendre les usages réels d’une technologie il faut se focaliser sur les gens et leurs besoins. Une technologie est une proposition technique. Ce qui définit l’usage, c’est la façon dont nous percevons cette technologie comme un moyen de répondre à certains de nos besoins, que ces derniers soient ceux anticipés par les concepteurs de cette technologie ou pas. Ainsi, le succès des plateformes dites « réseaux sociaux » ne s’explique pas par le fait qu’elles permettent d’échanger des textes, des images et des vidéos. Leur succès tient à ce que, pour beaucoup d’entre nous, elles sont des moyens conscients ou inconscients de répondre à des besoins cruciaux comme le fait d’être en contact avec les autres (un besoin fondamental des humains), de partager sa vision du monde (une façon de se rassurer) ou encore, malheureusement, d’assouvir son narcissisme ou sa violence.

Alors, pourquoi est-ce que nous nous envoyons des messages à nous-même ? La raison la plus fréquente est liée à un besoin basique, mais important, de nos vies professionnelles et personnelles : nous souvenir de ce que nous devons faire. Ce besoin a toujours existé, et nous l’avions auparavant associé à différents moyens conçus pour y répondre (agendas papiers, post-it) ou qui se sont révélés efficaces (pour les plus anciens, faire un nœud à son mouchoir).

La généralisation des smartphones a conduit de nombreuses personnes à adopter un nouveau moyen explicitement conçu pour répondre à ce besoin : les agendas électroniques. Comme beaucoup de nos activités professionnelles ou privées passent par le mail ou les messageries instantanées et que nous avons toujours un œil sur notre boîte de réception, garder ces mails et ces messages est cependant un bon moyen de ne pas oublier les tâches qui y sont associées. Si ce comportement s’avère fructueux, il tend à s’autorenforcer et la boîte de réception devient, petit à petit, une « to-do list » (en d’autres termes : nous nous approprions la boîte de réception comme un pense-bête). Lorsque nous voulons nous souvenir de quelque chose qui n’est pas lié à un message, il est alors assez logique et, en fait, nécessaire de créer un message ad hoc et de nous l’envoyer à nous-même.

N.B. technique : Plutôt que de s’envoyer le mail via un serveur distant, il suffit de le copier du dossier brouillon au dossier boîte de réception : cela économisera un peu de CO₂.

Pierre Tchounikine ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.

Une carte des champs magnétiques cosmiques a été réalisée avec un télescope radio australien, le plus puissant du monde.

On ne les voit pas, alors il est parfois difficile de s’en rendre compte, mais les champs magnétiques sont un ingrédient fondamental de l’Univers. Ils régissent la manière dont les petites particules – qui constituent les planètes, les étoiles et les galaxies – se déplacent dans l’espace.

Si nous ne savons toujours pas comment les champs magnétiques sont apparus dans l’univers, nous savons qu’ils sont omniprésents. La Terre elle-même possède un champ magnétique auquel réagissent les boussoles et les oiseaux migrateurs.

Dans notre étude publiée récemment dans les Publications of the Astronomical Society of Australia, nous avons utilisé le radiotélescope le plus puissant d’Australie pour créer la carte la plus grande et la plus détaillée des champs magnétiques cosmiques jamais réalisée.

En effet, grâce aux radiotélescopes, les astronomes peuvent détecter la lumière dans le domaine des ondes radio, provenant de galaxies lointaines, et ainsi imager ces zones de l’espace qui seraient autrement invisibles.

Des batteries géantes qui contrôlent les galaxies

Les champs magnétiques varient considérablement à travers l’univers. Les objets extrêmement denses, tels que les étoiles à neutrons et les trous noirs, possèdent des champs magnétiques des milliers de milliards de fois plus puissants que celui de la Terre.

Dans l’espace interstellaire, nous avons également mesuré des champs magnétiques un million de fois plus faibles que celui de la Terre. Malgré leur faiblesse, nous savons que ces champs jouent un rôle crucial dans l’évolution des galaxies. Ils agissent comme des batteries géantes et stockent d’énormes quantités d’énergie, ralentissant, voire empêchant, la formation de nouvelles étoiles.

Comme, pour nous, les champs magnétiques sont invisibles, les astronomes n’ont d’autre choix que d’utiliser la lumière provenant d’étoiles et de galaxies lointaines afin de détecter les champs magnétiques cosmiques. En effet, la lumière est une onde composée de champs électriques et magnétiques (d’où le nom de « spectre électromagnétique »).

Lorsque la lumière traverse l’univers, elle interagit avec tous les champs magnétiques qu’elle traverse. Cela modifie la direction dans laquelle la lumière oscille – c’est ce que l’on appelle la « polarisation ». Ainsi, une lumière oscillant de haut en bas présente une polarisation différente de celle d’une lumière oscillant d’un côté à l’autre.

Les astronomes peuvent détecter cette polarisation, en particulier lorsqu’ils observent le ciel dans le domaine des ondes radio – ondes qui font partie du spectre électromagnétique.

Voir l’invisible

Les télescopes australiens sont à la pointe de la radioastronomie et de la détection des champs magnétiques depuis leur toute première détection. Murriyang, le radiotélescope de Parkes du Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO), c’est-à-dire l’organisme gouvernemental australien pour la recherche scientifique, a été le premier à détecter la torsion de la polarisation de la lumière provenant de champs magnétiques situés au-delà de la Terre… en 1962.

Depuis lors, les astronomes s’efforcent de trouver de plus en plus de sources qui nous révèlent cette lumière torsadée. Avec suffisamment de mesures, nous pouvons créer une carte des champs magnétiques de l’univers.

Chaque point de la carte correspond à un objet détecté par notre télescope, et la lumière de cet objet a mis en évidence les champs magnétiques situés entre nous et cette source lointaine. Plus nous détectons de sources, plus notre carte devient détaillée.

La dernière grande carte des champs magnétiques a été réalisée en 2009. Elle n’a pas eu de véritable successeur au cours des 17 années qui se sont écoulées depuis, ce qui a limité la profondeur et la portée des recherches menées par les astronomes.

Dans différentes régions de l’univers, y compris notre propre Voie lactée, nous ne comprenons pas encore pleinement l’intensité et la structure des champs magnétiques cosmiques. Non seulement nous ignorons comment ils sont apparus, mais nous ne savons pas non plus comment ils ont évolué depuis le Big Bang.

Pour commencer à résoudre ces problèmes, nous aurons besoin d’une nouvelle génération de radiotélescopes.

Un télescope conçu pour la vitesse

Et justement, la radioastronomie connaît actuellement une véritable révolution avec la construction de l’observatoire SKA en Afrique du Sud et en Australie. Toute une génération de télescopes, appelés « précurseurs » et « pionniers », est déjà opérationnelle à travers le monde et prépare l’arrivée de SKA.

Le radiotélescope ASKAP fait partie de ces précurseurs. Situé à Inyarrimanha Ilgari Bundara, au sein de l’observatoire de radioastronomie Murchison du CSIRO sur le territoire Wajarri Yamaji en Australie de l’Ouest, il est composé de 36 antennes paraboliques de 12 mètres chacune. Chacune de ces antennes peut observer simultanément une vaste portion du ciel, offrant ainsi aux astronomes une vue très large de l’univers.

Le projet phare visant à cartographier les champs magnétiques de l’univers est connu sous le nom de Polarisation Sky Survey of the Universe’s Magnetism (POSSUM).

En préparation de ce projet, l’équipe du télescope a réalisé les « Rapid ASKAP Continuum Surveys » (RACS). Il s’agit en quelque sorte de réaliser un atlas de l’univers. Les versions les plus récentes de ces relevés ont permis d’identifier près de quatre millions de galaxies lointaines, dont environ deux millions qui n’avaient jamais été observées auparavant.

Le ciel magnétique

Notre nouvelle carte, baptisée SPICE-RACS, est le fruit d’une collaboration entre les deux équipes chargées de ces relevés.

Notre objectif était d’observer chaque galaxie repérée par RACS et de détecter les signes de variation de polarisation provoqués par les champs magnétiques. En utilisant la dernière version de l’atlas RACS, nous avons sélectionné 350 000 galaxies parmi les quatre millions pouvant être utilisées à cette fin.

Notre ensemble de sources est près de dix fois plus grand que le plus grand ensemble précédent, et cinq fois plus grand que l’ensemble de toutes les observations antérieures combinées.

Sur la carte, les couleurs rouges indiquent les champs magnétiques orientés vers nous, et les bleues ceux orientés dans la direction opposée, à l’instar du nord et du sud d’une boussole. La plupart des structures tourbillonnantes et bouillonnantes que l’on peut observer proviennent de notre propre galaxie, la Voie lactée. Les détails les plus fins de la carte révèlent les signatures de régions encore plus lointaines de l’univers.

Cette nouvelle carte ouvre déjà la voie à de nouvelles découvertes scientifiques à travers le monde, et les données sont en ligne, à la disposition de la communauté scientifique. À l’avenir, nous prévoyons de combiner toutes les versions du RACS afin de créer une carte encore plus vaste et plus détaillée.

Parallèlement, le projet POSSUM devrait achever ses observations d’ici 2030. La carte magnétique encore plus précise issue de ce relevé ouvrira une nouvelle fenêtre sur les champs magnétiques cosmiques lointains, et elle nous permettra de remonter encore plus loin dans l’histoire de l’Univers.

Alec Thomson ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.

L’ESSENTIEL

• Avec les canicules à répétition, la question du refroidissement des bâtiments se pose, en particulier en évitant les méthodes qui aggravent l’effet de serre, le changement climatique et, donc, les pics de chaleur.

• Le « refroidissement radiatif » est une piste : il s’agit d’exploiter le rayonnement thermique que tout objet envoie vers l’extérieur. Dans le cas des bâtiments, il faudrait optimiser ce rayonnement pour qu’il soit plus intense et dirigé vers le ciel.

• Ce phénomène ne résoudra pas tous les problèmes d’un coup, mais il est passif (il n’utilise pas d’électricité) et est assez efficace pour provoquer parfois l’apparition de givre alors qu’il n’a pas gelé la nuit précédente !

Douches à répétition, bouteilles glacées devant les ventilateurs, blanc de Meudon sur les fenêtres, nous cherchons tous des moyens pour nous rafraîchir lors des canicules. Il a fait très chaud cet été, et ça ne va pas aller en s’arrangeant.

Les vagues de chaleur nous forcent à nous interroger, individuellement et collectivement : comment adapter nos conditions de vie à ces hausses de températures sans augmenter notre impact carbone ? Alors qu’il apparaît que refroidir les bâtiments est indispensable à la santé des êtres qui y vivent, le moyen d’y parvenir n’est pas évident. En particulier, la climatisation, très efficace pour refroidir, pose de nombreux problèmes environnementaux (consommation électrique, îlots de chaleur, gaz réfrigérants au potentiel de réchauffement très élevé en cas de fuite…). À tel point que l’Agence internationale de l’énergie estime que les climatiseurs traditionnels représenteront 18 % de l’augmentation mondiale des émissions de gaz à effet de serre entre 2016 et 2050.

Il est donc urgent de développer des technologies permettant de diminuer notre usage de la climatisation classique. L’une d’elles pourrait être le refroidissement radiatif.

À lire aussi : Quelles sont les limites de la clim ?

Les maisons blanches autour de la Méditerranée, ou comment être moins réchauffé par le soleil

On a tous en tête les images des villages blancs de Grèce. Dans ces régions très ensoleillées, les toits sont peints en blanc pour réfléchir la lumière du soleil. La peinture blanche réfléchit environ 90 % de la lumière du soleil au lieu de l’absorber et de s’échauffer, comme le ferait un toit plus sombre.

Pour maximiser la réflexion des rayons du soleil, le plus efficace serait d’utiliser des miroirs, mais cela créerait un risque d’éblouissement par la réflexion directe du soleil.

La peinture blanche, au contraire, réfléchit de façon diffuse : bien que venant d’une direction unique, les rayons du soleil sont réfléchis dans toutes les directions. On dit que le toit blanc est « rétro-diffusant ».

Utiliser des toits rétrodiffusants peut réduire la température intérieure de 1 à 4 °C. Cette stratégie permet également de diminuer la température à l’extérieur des bâtiments, jusqu’à 2 °C, ce qui peut permettre de contrer l’effet des îlots de chaleur dans les villes.

Refroidir en envoyant la chaleur vers l’espace

Le refroidissement radiatif est un phénomène différent de la rétrodiffusion. Avez-vous déjà remarqué la présence de givre blanc sur un pare-brise ou sur l’herbe d’un jardin au petit matin alors qu’il n’a pas gelé pendant la nuit ? Cela est dû au « refroidissement radiatif ».

Cet effet est lié au fait que tous les corps ou objets émettent spontanément et continûment un rayonnement électromagnétique dû à l’agitation permanente des atomes qui les constituent (le « rayonnement thermique »). Les longueurs d’onde du rayonnement thermique dépendent de la température de l’objet qui l’émet. Pour certaines températures, il est visible par l’œil humain. Par exemple, autour de 1 000 °C, cette radiation est jaune, rouge et infrarouge et correspond à l’incandescence du fer chauffé au rouge ou de la lave d’un volcan. La surface du soleil, à 6 000 °C, émet entre 0,25 et 2,5 micromètres : des ultraviolets, des couleurs visibles (que nous percevons) et du proche infrarouge.

Au contraire, les objets à température terrestre émettent des infrarouges invisibles pour l’œil humain (entre 8 et 14 micromètres) : si nous pouvions voir ces longueurs d’onde, tous les êtres et objets qui nous entourent seraient lumineux ! Sauf le ciel qui paraîtrait entièrement noir : en effet, d’une part, l’atmosphère terrestre absorbe et émet très peu aux longueurs d’onde comprises entre 8 et 14 micromètres, c’est une « fenêtre de transparence » de l’atmosphère terrestre. D’autre part, l’espace intersidéral est à -270 °C, proche du zéro absolu, et n’émet quasiment pas de rayonnement thermique : il constitue un puits d’énergie. Ainsi, lorsqu’un objet est placé sous le ciel, il envoie vers l’espace un rayonnement – donc de l’énergie – ce qui refroidit légèrement l’objet.

Ce refroidissement est particulièrement intéressant car il est spontané et ne demande pas d’électricité pour fonctionner. Mais il n’est que de faible intensité et, en général, très largement compensé par l’énergie reçue du soleil. Si on fait un bilan d’énergie simplifié sur une surface d’un mètre carré en plein soleil, on peut dire qu’elle reçoit entre 200 et 1 000 watts d’énergie solaire (selon la météo) alors qu’elle n’émet qu’entre 20 et 100 watts par rayonnement thermique, en fonction de la nature chimique de la surface, de sa topographie, de sa température, etc. On voit que, pour que le bilan corresponde à un refroidissement effectif, la surface doit réfléchir la quasi-totalité de ce qu’elle reçoit du soleil.

Utiliser le refroidissement radiatif pour les bâtiments

Afin de réduire notablement nos besoins en climatisation, on peut envisager de placer sur nos toits des matériaux qui émettent beaucoup entre 8 et 14 micromètres et rétrodiffusent tout ce qui vient du soleil. Les efforts de recherche les plus récents se concentrent sur l’optimisation des matériaux pour augmenter le refroidissement accessible.

Le premier groupe à avoir réussi l’exploit de concevoir un matériau capable de se refroidir sous la température ambiante malgré une exposition au soleil a été le groupe du professeur Shanhui Fan à Stanford (Californie) en 2014. Ces scientifiques ont développé un matériau à base de couches alternées de dioxyde de silice et de dioxyde d’hafnium, capable d’émettre 40 watts par mètre carré et de se refroidir jusqu’à 4,9 °C sous la température ambiante.

Heureusement, des matériaux plus communs peuvent également être efficaces, comme un film de silicone contenant des microbilles de verre, capable de dissiper 93 watts par mètre carré, même en plein soleil. Ce matériau a même été produit à une échelle de plusieurs mètres carrés, pour démontrer la capacité à le manufacturer.

Récemment, des entreprises ont émergé de ces innovations technologiques. En particulier, des revêtements pour toits ont été proposés à base de peinture blanche additionnée de grains de sable ou de coquillages broyés, dont la nature chimique est favorable à un fort rayonnement thermique, afin d’en réduire la température.

Dépasser les limites du refroidissement radiatif

Cependant, les peintures de toit permettant un refroidissement radiatif ont plusieurs limites, qui rendent difficile un développement commercial à grande échelle.

Un inconvénient majeur, dans les climats tempérés, est que le refroidissement existe également l’hiver et risque d’augmenter les besoins en chauffage. De plus, ce type de toits se salit vite et demande un entretien qui n’est pas toujours aisé. Enfin, un inconvénient, plutôt commercial celui-ci, est qu’il est difficile d’anticiper la performance du dispositif, car elle dépend de la configuration du bâtiment, et en particulier l’exposition du toit, mais aussi la façon dont le froid du toit va se propager vers l’habitation.

Une solution intéressante est de concevoir un « panneau refroidisseur » à poser sur le toit, qui rayonne de l’énergie vers le ciel et refroidit un fluide caloporteur transportant ce froid dans le bâtiment. La circulation du fluide refroidit l’intérieur de façon contrôlée et peut être interrompue lorsqu’il n’y a pas besoin de refroidir, notamment l’hiver. Actuellement sujet de recherches et de développement, ce type de panneaux présente encore deux défis principaux.

Le premier, intrinsèque au phénomène, est qu’il est moins efficace si les concentrations atmosphériques en humidité, en CO₂ ou en polluants augmentent. En effet, ces composés absorbent une partie des infrarouges entre 8 et 14 micromètres et les renvoient vers la Terre. L’impact des pollutions atmosphériques reste à étudier. Ceci restreindra peut-être cet usage aux régions arides et semi-arides et non polluées.

Le second est un défi à relever pour les scientifiques : il faut optimiser la nature, la topographie et la structure interne de la surface supérieure du panneau pour maximiser son rayonnement thermique, et ceci avec des matériaux bon marché et non toxiques.

Aujourd’hui, le refroidissement radiatif garde une amplitude modeste, et ne peut pas entièrement remplacer la climatisation, et surtout pas partout. Cependant, dans beaucoup de situations, refroidir de quelques degrés suffit à rétablir un confort intérieur.

L’association de « panneaux refroidisseurs » et d’une circulation fluide pourrait constituer un dispositif vertueux, silencieux et presque passif, puisque seule la circulation demande de l’énergie, contrairement à la climatisation. Des efforts sont désormais nécessaires pour convaincre usagers et professionnels du bâtiment que cette technologie passive peut être développée et déployée pour éviter de recourir exclusivement à la climatisation.

Virginie Ponsinet a reçu des financements de l'Université de Bordeaux.

Zoé LECOMTE a reçu des financements de l'Université de Bordeaux.

Camille Courtine ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.