Aujourd’hui, plongeons dans les effets au moment où une bouteille de “vin des rois” est ouverte.
Pendant leur seconde fermentation, connue sous le nom de prise de mousse, les vins de Champagne génèrent du dioxyde de carbone (CO2), environ 5 litres pour une bouteille standard de 75 centilitres, qui reste emprisonné sous pression dans la bouteille scellée. Cette pression varie considérablement en fonction de la température. À 20 °C, elle peut atteindre près de 8 bars, équivalent à 8 fois la pression atmosphérique, soit celle à environ 70 mètres sous la surface de la mer !
Lorsque le bouchon saute, le dioxyde de carbone (CO2) sous pression dans le col de la bouteille se détend rapidement. Sa pression chute de 8 bars à la pression atmosphérique de 1 bar, accompagnée d’une baisse de température : cela correspond à ce que les physiciens appellent une détente adiabatique. À différentes températures et pressions, les corps purs peuvent exister sous trois phases : gazeuse, liquide et solide. Sous une pression de 1 bar, l’eau reste liquide à 20 °C, se solidifie en glace en dessous de 0 °C et s’évapore pour devenir de la vapeur à 100 °C. Pour le CO2, sous 1 bar de pression, il reste à l’état gazeux au-dessus de -78,5 °C ; en dessous de cette température critique, il se transforme en glace carbonique, sa forme solide.
À l’ouverture : glace carbonique et l’impact de l’onde de choc
Lorsqu’une bouteille sous une pression initiale de 8 bars est ouverte, le dioxyde de carbone se détend brutalement, faisant chuter sa température à près de -90 °C. Les vapeurs de CO2 se transforment alors en minuscules cristaux de glace carbonique, qui diffusent la lumière ambiante, donnant un panache d’une couleur bleu azur caractéristique. Ce phénomène, connu sous le nom de diffusion de Rayleigh, est dû à la taille des particules ou molécules, plus petites que les longueurs d’onde du spectre de la lumière ambiante (environ 0,6 µm). Cela entraîne une diffusion plus efficace des petites longueurs d’onde du spectre (notamment le bleu), tandis que les longueurs d’onde plus grandes (comme le rouge) sont moins diffusées. Ce même principe explique pourquoi le ciel nous apparaît bleu, les molécules atmosphériques étant plus petites que la lumière solaire qui les traverse.
Avez-vous remarqué la ligne horizontale qui traverse le panache bleu ? C’est une onde de choc caractéristique des jets supersoniques, connue sous le nom de disques de Mach. Elle apparaît environ 500 µs après l’ouverture de la bouteille, se déplaçant le long du sillage du bouchon avant de disparaître environ 500 µs plus tard. Ce phénomène rappelle les ondes de choc observées dans les panaches supersoniques des réacteurs d’avions de chasse ou de fusées. Pendant la première milliseconde suivant l’expulsion du bouchon, le goulot d’une bouteille de champagne se comporte ainsi comme la tuyère d’un réacteur de fusée.
