Source ponctuelle

Une source ponctuelle est une source localisée unique et identifiable de quelque chose. Une source ponctuelle a une étendue négligeable, ce qui la distingue des autres géométries de source. Les sources sont appelées sources ponctuelles car dans la modélisation mathématique , ces sources peuvent généralement être approximées sous forme de point mathématique pour simplifier l'analyse.

La source réelle n'a pas besoin d'être physiquement petite si sa taille est négligeable par rapport aux autres échelles de longueur du problème. Par exemple, en astronomie , les étoiles sont généralement considérées comme des sources ponctuelles, même si elles sont en réalité beaucoup plus grandes que la Terre .

En trois dimensions , la densité de quelque chose quittant une source ponctuelle diminue proportionnellement au carré inverse de la distance à la source, si la distribution est isotrope et qu'il n'y a pas d'absorption ou autre perte.

En mathématiques, une source ponctuelle est une singularité d'où émane un flux ou un écoulement. Bien que de telles singularités n'existent pas dans l'univers observable, les sources ponctuelles mathématiques sont souvent utilisées comme approximations de la réalité en physique et dans d'autres domaines.

En général, une source lumineuse peut être considérée comme ponctuelle si la résolution de l'instrument d'imagerie est trop faible pour mesurer la taille apparente de la source. Il existe deux types de sources lumineuses : une source ponctuelle et une source étendue.

Mathématiquement, un objet peut être considéré comme une source ponctuelle si sa taille angulaire , , est bien inférieure au pouvoir de résolution du télescope : , où est la longueur d'onde de la lumière et est le diamètre du télescope.

Exemples :

• Lumière d'une étoile lointaine vue à travers un petit télescope
• Lumière passant à travers un trou d'épingle ou une autre petite ouverture , vue à une distance bien supérieure à la taille du trou
• Lumière d'un lampadaire dans une étude à grande échelle de la pollution lumineuse ou de l'éclairage public

Les sources d'ondes radio inférieures à une longueur d'onde radio sont généralement considérées comme des sources ponctuelles. Les émissions radio générées par un circuit électrique fixe sont généralement polarisées , produisant un rayonnement anisotrope . Cependant, si le milieu de propagation est sans perte, la puissance rayonnante des ondes radio à une distance donnée variera toujours comme l'inverse du carré de la distance si l'angle reste constant par rapport à la polarisation de la source.

Les sources de rayons gamma et de rayons X peuvent être considérées comme des sources ponctuelles si elles sont suffisamment petites. La contamination radiologique et les sources nucléaires sont souvent des sources ponctuelles. Cela a une importance en physique de la santé et en radioprotection .

Exemples :

• Les antennes radio sont souvent plus petites qu'une longueur d'onde, même si elles mesurent plusieurs mètres de diamètre.
• Les pulsars sont traités comme des sources ponctuelles lorsqu'ils sont observés à l'aide de radiotélescopes
• En physique nucléaire, un « point chaud » est une source ponctuelle de rayonnement

Le son est une onde de pression oscillante . Lorsque la pression oscille de haut en bas, une source sonore ponctuelle agit tour à tour comme une source ponctuelle fluide, puis comme un puits ponctuel fluide. (Un tel objet n'existe pas physiquement, mais constitue souvent un bon modèle simplifié pour les calculs.)

Exemples :

• Vibration sismique issue d'une expérience sismique localisée à la recherche de pétrole
• Pollution sonore d'un moteur à réaction dans une étude à grande échelle sur la pollution sonore
• Un haut-parleur peut être considéré comme une source ponctuelle dans une étude de l' acoustique des annonces d'aéroport

Un haut-parleur coaxial est conçu pour fonctionner comme une source ponctuelle afin de permettre un champ d'écoute plus large.

Les sources ponctuelles sont utilisées pour étalonner les instruments de mesure des rayonnements ionisants . Elles se présentent généralement sous la forme d'une capsule scellée et sont le plus souvent utilisées pour les instruments de mesure des rayons gamma, X et bêta.

Dans le vide , la chaleur s'échappe sous forme de rayonnement de manière isotrope. Si la source reste stationnaire dans un fluide compressible tel que l'air , des schémas d'écoulement peuvent se former autour de la source en raison de la convection , ce qui conduit à un schéma anisotrope de perte de chaleur. La forme la plus courante d'anisotropie est la formation d'un panache thermique au-dessus de la source de chaleur. Exemples :

• Points chauds géologiques à la surface de la Terre qui se trouvent au sommet des panaches thermiques s'élevant des profondeurs de la Terre
• Panaches de chaleur étudiés dans le suivi de la pollution thermique .

Les sources ponctuelles de fluides sont couramment utilisées en dynamique des fluides et en aérodynamique . Une source ponctuelle de fluide est l'inverse d'un puits ponctuel de fluide (un point où le fluide est retiré). Alors que les puits de fluide présentent un comportement complexe et changeant rapidement, comme on le voit dans les tourbillons (par exemple, l'eau qui coule dans un trou de bonde ou les tornades générées aux points où l'air monte), les sources de fluides produisent généralement des schémas d'écoulement simples, avec des sources ponctuelles isotropes stationnaires générant une sphère en expansion de nouveau fluide. Si le fluide est en mouvement (comme le vent dans l'air ou les courants dans l'eau), un panache est généré à partir de la source ponctuelle.

Exemples :

• Pollution de l'air provenant de la cheminée d' une centrale électrique dans une analyse à grande échelle de la pollution de l'air
• Pollution de l'eau provenant du rejet des eaux usées d' une raffinerie de pétrole dans une analyse à grande échelle de la pollution de l'eau
• Gaz s'échappant d'un tuyau sous pression dans un laboratoire
• La fumée est souvent libérée à partir de sources ponctuelles dans une soufflerie afin de créer un panache de fumée qui met en valeur le flux du vent sur un objet.
• La fumée d'un incendie chimique localisé peut être emportée par le vent et former un panache de pollution

Les sources de divers types de pollution sont souvent considérées comme des sources ponctuelles dans les études de pollution à grande échelle.