Le présent article vise à présenter une analyse remarquable, publiée en 2015 par l’équipe de Willie Soon (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, USA), qui démontre que l’effet de chaleur urbain a grandement influencé les enregistrements de température terrestre depuis le début de l’ère industrielle. Cette étude, qui mériterait d’être plus largement diffusée, a été publiée dans la revue Earth-Science Reviews. Ce travail ne fait que renforcer la présomption d’innocence du CO2 dans la lente augmentation de la température globale

1. Une urbanisation galopante

Un récent rapport des Nations Unies (World Urbanization Prospects 2018) nous indique qu’environ 55% de la population mondiale vit actuellement dans des villes (soit ± 4,3 milliards de personnes). On recense environ un million de villes dans le monde, parmi lesquelles 4 231 qui comptent plus de 100 000 habitants (voir ici). Mais en 1950, le chiffre était beaucoup plus bas avec seulement 30% de la population qui était urbaine (soit 750 millions de personnes sur 2,5 milliards). La courbe impressionnante de l’urbanisation est illustrée à la Figure 1.
Par contre, en 2050, on prévoit que la proportion urbaine passera à 68% (Figure 1).

Le transfert de chaleur dans les solides s'effectue généralement par l'intermédiaire d'électrons ou de vibrations atomiques appelées phonons.

Dans le vide, on a longtemps pensé que la chaleur était transférée par rayonnement, mais pas par les phonons, en raison de l'absence de "milieu". Une théorie récente a cependant prédit que les fluctuations quantiques des champs électromagnétiques pourraient induire un couplage de phonons dans le vide et faciliter ainsi le transfert de chaleur.

La révélation expérimentale de cet effet quantique unique apporterait des connaissances fondamentales sur la thermodynamique quantique et des implications pratiques pour la gestion thermique dans les technologies à l'échelle du nanomètre.

Nous démontrons ici expérimentalement le transfert de chaleur induit par les fluctuations quantiques entre deux objets séparés par un vide. Nous utilisons des systèmes nanomécaniques pour réaliser un couplage fort des phonons à travers les fluctuations du vide, et nous observons l'échange d'énergie thermique entre les modes de phonons individuels.

L'observation expérimentale concorde bien avec nos calculs théoriques et se distingue sans ambiguïté d'autres effets tels que le rayonnement en champ proche et l'interaction électrostatique.

Notre découverte du transport de phonons par le biais de fluctuations quantiques représente un mécanisme de transfert de chaleur inconnu jusqu'à présent, qui s'ajoute à la conduction, à la convection et au rayonnement conventionnels. Elle ouvre la voie à l'exploitation du vide quantique dans le transport d'énergie à l'échelle nanométrique.

pétrichor