mercredi 31 mars 2010

L'hexagone dans la nature !

Vous l'avez peut-être remarqué, l'hexagone est une forme très fréquente dans la nature. Voici quelques exemples :
Les alvéoles des abeilles et les ommatidies qui composent leurs yeux à facettes, les fentes de dessiccation dans l'argile, les coulée de lave refroidies comme la chaussée des géants en Irlande, ou encore les flocons de neige. Enfin plus surprenant on a également détecté une forme hexagonale à l'un des pôles de la planète Saturne.
Le hasard étant rare dans la nature, il existe forcément une raison pour qu'elle privilégie ces formes hexagonales. En fait cette forme est le polygone régulier permettant un pavage et dont le périmètre est le plus petit.
Pour être plus clair je prendrai l'exemple des alvéoles d'abeilles...

Vous êtes une abeille (scoop) et vous devez construire une ruche disposant de nombreuses alvéoles, vous devez donc "paver" votre surface avec des alvéoles jointives et toutes identiques. Et comme vous l'imposent les lois de la thermodynamique où plutôt la sélection naturelle, vous devez économiser votre énergie et donc la cire que vous allez utiliser. La forme qu'il faut choisir est donc celles qui utilise moins de cire. Si vous utilisez un carré comme pour le carrelage d'une cuisine, le périmètre des éléments est alors important en comparaison de la surface offerte, il en va de même pour un triangle. En revanche si vous utilisez un hexagone le périmètre est alors minimal et la quantité de cire utilisée est la plus faible.

Ce raisonnement est valable pour les fentes de dessiccation et le refroidissement des coulées de lave. Pour les flocons de neige, l'explication est à chercher dans infiniment petit, au cœur des atomes et de leurs liaisons covalentes. En effet la configuration des molécules d'eau impose des angles réguliers à ses cristaux. Il en résulte la forme hexagonale des flocons de neige. Notons au passage que le flocon de neige est un objet fractal. Mais j'aborderai cette question dans un autre article (publié le 03/04). Quant-à Saturne personne n'a encore d'explication à l'heure actuelle ... à part vous peut-être ???

5 commentaires:

Padawan a dit…

Bonjour
Je comprend pas comment on peut comparer le cas de l' abeille où vous dites "Et comme vous l' imposent les lois de la thermodynamique où plutôt la sélection naturelle, vous devez économiser votre énergie et donc la cire que vous allez utiliser." avec celle d' une coulée de lave par exemple dans votre paragraphe 2 "Ce raisonnement est valable pour les fentes de dessiccation et le refroidissement des coulées de lave".
Expliqueriez-vous cela a un ancien élève de 1ereS...?

JPC a dit…

Oui c'est vrai que j'y suis allé un peu vite sur ce coup là !

La thermodynamique c'est un ensemble de principes physique qui explique comment se comporte "l'énergie" inutile de dire que c'est assez abstrait...
Mais en gros on peut en retenir que la quantité d'énergie d'un système est limité, la nature fonctionne donc à l'économie et tout changement dans un système se fait à moindre coût énergétique. Ce principe peut s'appliquer au vivant dans le cadre de la sélection naturelle: les individus qui dépensent le moins d'énergie pour accomplir une tache ont de meilleurs chances de survie et sont sélectionnés.

Voyons le cas de la coulée de lave, lorsque la lave se solidifie elle se rétracte, son volume diminue (de même que la terre qui se dessèche). Des fissures se créent alors dans la roche en raison de la tension liée à la rétractation. En raison des lois de la thermodynamique, il faut faire le moins de fissures possible sur la plus grande aire possible de façon à dissiper un maximum de tension avec un minimum d'énergie... La forme optimale est alors l'hexagone !

Padawan a dit…

D'accord, j'ai compris, merci. La nature est fainéante alors!!

Bibouxi a dit…

J'en discutais avec un collègue spécialisé dans le traitement d'images; je restitue ici ce que j ai à peut près compris^^ :

La trame en pixels carrés pose le problème des 4 voisins de "seconde zone" (angle à angle) par rapport aux 4 voisins cote à cote.
Une trame en pixels hexagonaux présente des pixels dont les 6 contacts sont tous équivalents.

Apparemment une piste théorique d amélioration pour les logiciels de traitement d'images.

La Maison a dit…

Merci pour votre article que nous partageons sur notre page FB. Nous sommes constructeur de maisons polygonales... et comme le dit si bien Idriss Aberkane : "Le biomimétisme : s'inspirer de la nature pour innover durablement"
http://www.maison-de-cedre.fr

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