Völklinger Hütte: Störung des Erdmagnetfelds EarthCache

 Die Völklinger Hütte ist das weltweit einzige vollständig erhaltene Eisenwerk aus der Blütezeit der Industrialisierung und zugleich das erste Industriedenkmal dieser Epoche, das in die Welterbeliste der UNESCO aufgenommen wurde. Sie präsentiert sich Ihren BesucherInnen als hochspannender und faszinierender Ort, an dem sich Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft auf vielfältigste Weise begegnen.

Durch diesem Cache wirst du feststellen, daß das Magnetfeld der Erde durch ferromagnetische Substanzen gestört werden kann.

Öffnungszeiten
1. April bis 1. November: Montag bis Sonntag  10 - 19 Uhr
2. November bis 31. März: Montag bis Sonntag 10 - 18 Uhr
24., 25. und 31. Dezember: geschlossen

Bis zum Beobachtungspunkt ist kein Eintritt zu zahlen.

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 L'usine sidérurgique de Völklingen est la seule usine sidérurgique au monde entièrement conservée datant de l'âge d'or de l'industrialisation et le premier monument industriel de cette époque à avoir été inscrit sur la liste du patrimoine mondial de l'UNESCO. Elle est un lieu passionnant et fascinant où le passé, le présent et l'avenir se rencontrent de diverses manières.

Au travers de cette cache, vous pourrez vous rendre compte que le champ magnétique terrestre peut être perturbé par la présence une substance ferromagnétique.

Horaires d’ouverture
Du 1^er avril au 1^er novembre : du lundi au dimanche 10 h – 19 h
Du 2 novembre au 31 mars : du lundi au dimanche 10 h – 18 h
Fermé le 24, 25 et 31 décembre

L’entrée n’est pas payante jusqu’au point d’observation.

 Magnetfeld
Das Magnetfeld ist ein Begriff, mit dem man die räumliche Verteilung der magnetischen Kraft um und in einem magnetischen Körper beschreiben kann. Die magnetische Kraft ist eine Komponente der elektromagnetischen Kraft. Diese Kraft wird durch die Bewegung von Ladungen verursacht. Die Ladung ist eine Eigenschaft, die bestimmte Teilchen besitzen, zwischen denen eine elektrische Interaktion stattfindet. Zwei geladene Objekte, die sich in die gleiche Richtung bewegen, werden durch eine anziehende magnetische Kraft zueinander hingezogen. Ebenso wird zwischen geladenen Objekten, die sich in entgegengesetzter Richtung bewegen, eine abstoßende Kraft entstehen.

Die Strukturen, die die Richtung und die Felddichte des Magnetfelds eines magnetischen Körpers anzeigen, sind die Magnetfeldlinien. Sie laufen am Südpol in den Magneten hinein und normalerweise am gegenüberliegenden Nordpol wieder heraus. Von dort aus verlaufen sie in bogenförmigen Linien auf dem kürzesten Weg in Richtung Südpol. Der bekannteste magnetische Körper ist der Permanentmagnet.

Die Maßeinheit für die Dichte eines Feldes ist Tesla (T), der Begriff Felddichte wird jedoch häufig durch den Begriff Feldstärke ersetzt.

 Champ magnétique
Le champ magnétique est une notion qui permet de décrire comment la force magnétique est distribuée dans l'espace, autour et à l'intérieur d'un corps magnétique. La force magnétique est une composante de la force électromagnétique. Cette force est provoquée par le mouvement de charges et la charge est une caractéristique possédée par certaines particules, entre lesquelles s’exerce une interaction électrique. Deux objets chargés se déplaçant dans une même direction vont être attirés l'un vers l'autre par une force magnétique attractive. De même, des objets chargés qui se déplacent dans une direction opposée vont voir apparaître entre eux une force répulsive.

Les structures qui indiquent la direction et la densité du champ magnétique d’un corps magnétique sont les lignes de champ magnétique. Ils entrent dans le corps au pôle sud et sortent généralement au pôle nord opposé. De là, ils courent en lignes arquées le long du chemin le plus court en direction du pôle sud. Le corps magnétique le plus connu est l’aimant permanent.

L’unité de mesure de la densité d’un champ est le Tesla (T), mais le terme densité est souvent remplacé par le terme intensité.

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 Magnetfeldquellen
Ein Magnetfeld kann erzeugt werden durch:

 •  einem Dauermagneten, der aus einem ferromagnetischen Material besteht. Ferromagnetismus: Bestimmte Materialien (vor allem Eisen) werden von Magneten angezogen und können selbst Magnete bilden;
 •  eine Ladung in Bewegung;
 •  ein elektrischer Strom;
 •  ein tellurischer Planet, in dessen äußerem Kern sich flüssiges Eisen in Bewegung befindet. Merkur, Venus, Mars, der Mond und die Erde sind Beispiele für tellurische Planeten. Mars und Venus haben kein nennenswertes Magnetfeld und der Mond hat kein Magnetfeld;
 •  ein Gasplanet. Jupiter, Saturn, Neptun und Uranus sind Beispiele für Gasplaneten;
 •  ein Stern.

 Sources de champ magnétique
Un champ magnétique peut être produit par :

 •  un aimant permanent constitué d’un matériau ferromagnétique. Ferromagnétisme : certains matériaux (en particulier le fer) sont attirés par les aimants et sont susceptibles de former eux-mêmes des aimants ;
 •  une charge en mouvement  ;
 •  un courant électrique ;
 •  une planète tellurique dont le noyau externe comporte du fer liquide en mouvement. Mercure, Vénus, Mars, la Lune et la Terre sont des exemples de planètes telluriques. Mars et Vénus n'ont pas un champ magnétique notable et la lune est dépourvue de champ magnétique ;
 •  une planète gazeuse. Jupiter, Saturne, Neptune et Uranus sont des exemples de planètes gazeuses  ;
 •  une étoile.

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Das Magnetfeld der Erde
Es wird durch die Bewegung des flüssigen Eisens im äußeren Teil des Kerns erzeugt.

Es ist vergleichbar mit einem riesigen rechten Magneten, der entlang der Rotationsachse der Erde ausgerichtet ist (allerdings etwas versetzt), dessen Südpol (des Magneten) mit dem geografischen Nordpol zusammenfällt und dessen Nordpol (des Magneten) sich am geografischen Südpol befindet. Als Konvention wird der Südpol des „Erdmagneten“ als magnetischer Nordpol und der Nordpol des „Erdmagneten“ als magnetischer Südpol bezeichnet. Der Nordpol der Magnetnadel des Kompasses zeigt den Südpol des „Erdmagneten“ an, also den magnetischen Nordpol.

Die Maßeinheit für das Erdmagnetfeld (die Felddichte) ist das Nanotesla (nT), 1,10(sup>-9 T. Das Erdmagnetfeld ist nicht homogen und schwankt von einem Teil des Globus zum anderen zwischen 25.000 und 65.000 nT. An der Erdoberfläche schwankt seine Dichte hauptsächlich mit dem Breitengrad und der Höhe sowie im Laufe der Zeit.

In Richtung der Magnetpole werden die Kraftlinien (ein anderes Wort für Feldlinien) des Magnetfeldes immer stärker konzentriert, ihre Dichte nimmt zu und damit auch die Magnetfelddichte. In Richtung Äquator, also immer weiter von den Polen entfernt, werden die Kraftlinien des Magnetfeldes immer weniger konzentriert, ihre Dichte nimmt ab und damit auch die Dichte des Magnetfeldes. Mit zunehmender Höhe nimmt die Dichte des Magnetfeldes unabhängig von der Lage auf dem Globus ab. Im Gegenteil, wenn man unter den Meeresspiegel geht, nimmt die Dichte des Magnetfelds zu.

 Champ magnétique terrestre
Il est généré par les mouvements du fer liquide présent dans la partie externe du noyau.

Il est équivalent au champ que pourrait créer un gigantesque aimant droit orienté suivant l’axe de rotation de la terre (un peu décalé tout de même) dont le pôle sud (de l’aimant) coïnciderait avec le pôle Nord géographique et dont le pôle nord (de l’aimant) serait situé au pôle Sud géographique. Par convention, le pôle sud de la terre-aimant est appelé pôle Nord magnétique et le pôle nord de la terre-aimant est appelé pôle Sud magnétique. Le pôle nord de l’aiguille aimantée de la boussole indique le pôle sud de la « terre-aimant », donc le pôle Nord magnétique.

L’unité de mesure du champ magnétique terrestre (la densité) est le nanotesla (nT), 1.10^-9 T. Le champ magnétique terrestre n’est pas uniforme et varie d’un point à l’autre du globe, entre les valeurs de 25 000 et 65 000 nT. À la surface du globe, sa densité va principalement fluctuer en fonction de la latitude et de l’altitude, ainsi qu’au cours du temps.

En se dirigeant vers les pôles magnétiques, les lignes de force du champ magnétique sont de plus en plus concentrées, leur densité augmente et par là même la densité du champ magnétique. En se dirigeant vers l’équateur, donc de plus en plus loin des pôles, les lignes de force du champ magnétique sont de moins en moins concentrées, leur densité diminue et cela fait diminuer la densité du champ magnétique. En gagnant de l’altitude, quelle que soit la situation sur le globe, la densité du champ magnétique diminue. À l’inverse, en allant sous le niveau des océans, la densité du champ magnétique augmente.

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 Magnetfeld, das von einer ferromagnetischen Substanz erzeugt wird
Eine ferromagnetische Substanz (Eisen, Nickel, Kobalt, um nur die meisten zu nennen), und zwar egal wie klein sie ist, kann das Erdmagnetfeld stören. Die erzeugte Anomalie entsteht durch zwei verschiedene Ursachen: induzierten Magnetismus und remanenten Magnetismus.

Der induzierte Magnetismus entspricht der Fähigkeit einer Substanz, ein Magnetfeld (hier das Erdmagnetfeld) zu verstärken. Diese Eigenschaft wird als Suszeptibilität bezeichnet. Der induzierte Magnetismus wird proportional zur Dichte des Erdmagnetfelds des Ortes und zur Suszeptibilität der ferromagnetischen Substanz sein. Die magnetische Suszeptibilität steht im Zusammenhang mit der relativen magnetischen Permeabilität (eines Materials im Vergleich zum Vakuum), die ein Parameter für die Stärke ist, mit der eine Substanz magnetisiert werden kann.

Der remanente Magnetismus ist ein permanenter Magnetismus, dessen Ausrichtung (der magnetischen Kraftlinien/Feldlinien) und Dichte zum Zeitpunkt der Herstellung und Bearbeitung der Substanz oder des Objekts erworben wurde. Beispiel: Ein Schiff behält ein remanentes Feld, das von seiner Ausrichtung zum Zeitpunkt seiner Herstellung abhängt.

Champ magnétique généré par une substance ferromagnétique
Une substance ferromagnétique (fer, nickel, cobalt, pour les principaux), aussi petite soit-elle, peut perturber le champ magnétique terrestre. L’anomalie générée provient de deux causes différentes : le magnétisme induit et le magnétisme rémanent.

Le magnétisme induit correspond à la capacité de la substance à accroître un champ magnétique (ici celui de la Terre). Cette propriété est appelée susceptibilité. Le magnétisme induit sera proportionnel à la densité du champ magnétique terrestre du lieu et à la susceptibilité de la substance ferromagnétique. La susceptibilité magnétique est en relation avec la perméabilité magnétique relative (d’un matériau par rapport à celle du vide) qui est un paramètre de la force avec laquelle une substance peut être magnétisée.

Le magnétisme rémanent est un magnétisme permanent dont l’orientation (des lignes de force magnétique) et la densité auront été acquises au moment de la fabrication et de l’usinage de la substance ou de l’objet. Par exemple : un navire conserve un champ rémanent en fonction de son orientation au moment de sa construction.

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 Magnetometer
Auch Gaußmeter oder Teslameter genannt, ist ein Gerät, mit dem die Dichte und Richtung eines Magnetfelds gemessen werden kann.

Wenn dein Telefon mit einem Kompass ausgestattet ist, dann ist ein Magnetometer im Gerät enthalten. Mit diesem Element kannst du die Dichte des Magnetfelds messen und die Richtung der Kraftlinien des Erdmagnetfelds ablesen. Diese Werte werden dann in der Kompass-App durch die Position einer (virtuellen) Nadel angezeigt.

 Magnétomètre
Aussi appelé gaussmètre ou teslamètre, il s’agit d’un appareil qui permet de mesurer la densité et la direction d’un champ magnétique.

Si votre téléphone est équipé d’une boussole, alors un magnétomètre est inclus dans votre appareil. Cet élément va permettre de mesurer la densité du champ magnétique et d'obtenir la direction des lignes de force du champ magnétique terrestre. Ces valeurs sont alors matérialisées par la position d’une aiguille (virtuelle) dans l’application « Boussole ».

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 Magnetometer-App für Mobiltelefone
Kostenlose Magnetometer-Apps für Mobiltelefone mit einem Kompass sind für iOS (Apple App Store) oder Android (Google Play Store) zu finden. Einige Apps sind einfach und geben nur den Wert der magnetischen Dichte der Umgebung an. Andere sind komplexer und geben den Wert der magnetischen Felddichte an, stellen aber auch die Kraftlinien des Feldes in Form von 3-dimensionalen Koordinaten dar. Wir können keine Empfehlung abgeben, welche App man verwenden sollte. Es können mehrere Programme installiert werden, und jeder Benutzer muss selbst entscheiden, welches am besten geeignet ist. Mit einer ferromagnetische Substanz oder einem Magneten findet man den Punkt, wo das Magnetometer des Telefons liegen könnte. Er befindet sich oft auf der Rückseite des Telefons im oberen Drittel. Die Stärke des Magnetfelds nimmt mit der dritten Potenz des Abstands zu einer ferromagnetischen Substanz oder einem Magneten ab.

Wer mit sehr starken Magneten spielt, muss damit rechnen, dass das Magnetometer seines Telefons nicht mehr den richtigen Umgebungswert (47 µT - 47 000 nT - in der Bretagne) anzeigt, nachdem er sich einem sehr dichten Magnetfeld ausgesetzt hat. Es kommt zu einer beginnenden Remanenz und die meisten Apps raten dazu, in der Luft 8 Bewegungen auszuführen, und zwar in sicherem Abstand zu einem starken Magnetfeld.

Die meisten Magnetometer-Apps geben die magnetische Felddichte in microTesla - µT oder 1.10^-6 T. 1 µT = 1 000 nT.

 Application « magnétomètre » pour téléphone portable
Des applications « gratuites », de type magnétomètre pour les téléphones portables équipées d’une boussole, sont disponibles pour les systèmes IOS (App Store d’Apple) ou Androïd (Play Store de Google). Certaines applications sont basiques et ne donneront que la valeur de la densité du champ magnétique ambiant. D’autres plus complètes permettent d’obtenir la valeur de la densité du champ magnétique, mais aussi de matérialiser les lignes de force du champ sous forme de coordonnées en 3 dimensions. Nous ne pouvons pas vous conseiller telle ou telle application. Plusieurs applications peuvent être installées et vous jugerez laquelle sera la plus adaptée. Avec l’utilisation d’une substance ferromagnétique ou d’un aimant, vous trouverez l’endroit physique où pourrait être logé le magnétomètre de votre téléphone. Il est souvent situé au dos du téléphone dans le tiers supérieur. Souvenez-vous que la densité d'un champ magnétique décroît à l'inverse du cube de l’éloignement d’une substance ferromagnétique ou d’un aimant. En clair l'atténuation est importante.

Si vous jouez avec des aimants très puissants, alors il y aura de fortes chances que le magnétomètre de votre téléphone n’affiche plus la valeur ambiante adéquate (47 µT - 47 000 nT - en Bretagne) après l’exposition à champ magnétique très dense. Il y a amorce de rémanence et la plupart des applications conseillent d’effectuer des mouvements en 8 dans les airs, à distance respectable de tout champ magnétique.

La plupart des applications de type magnétomètre vont restituer la densité d’un champ magnétique en microtesla - µT ou 1.10^-6 T. 1 µT = 1 000 nT.

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 Größe einer magnetischen Störung
Der folgende Abakus gibt einen Überblick über den Wert einer magnetischen Störung, die durch die Anwesenheit einer Eisenmasse verursacht wird. Dieser Abakus wurde im Rahmen einer magnetischen Suche nach Unterwasserwracks entwickelt.

Auchtung: Auch wenn die Kurven linear aussehen, sind sowohl die Abszissen- als auch die Ordinatenskala logarithmisch. Die linearen Kurven sind daher Abschwächungskurven.

Ohne die Berechnungsformeln im Detail zu erläutern, kann man sagen, dass sich das von einer Eisenmasse erzeugte Magnetfeld mit dem Kehrwert des Kubus des Abstands zwischen einem Messgerät und der gegebenen Masse ändert. Auch wenn die Magnetkraft unabhängig von der Masse ist, ist das Magnetfeld auf die geladene Masse zurückzuführen, die das Magnetfeld erzeugt (= Magnetfeld, das durch die in der Masse bewegten Ladungen induziert wird). Bei einer größeren Masse gibt es also mehr Ladungsträger in ihrem Volumen oder auf ihrer Oberfläche, was die magnetische Wirkung verstärkt.

Ein Beispiel: Wenn eine Masse von einem Kilo in 0,5 m Entfernung vom Magnetometer eine Störung von 500 nT erzeugt, dann wird die gleiche Masse in 1 m Entfernung vom Gerät eine Störung von 62,5 nT erzeugen (also geteilt durch 2³ = 8, wir verdoppeln den Abstand, der hoch drei gesetzt wird).

Bei 50 Metern wäre eine Masse von 1000 Tonnen erforderlich, um eine Störung zu erzeugen, die einer Masse von 1 kg bei 0,5 m entspricht.

Es ist nicht sicher, daß das Magnetometer deines Telefons sensibel und fortschrittlich genug ist, um die Daten dieser Tabelle zu überprüfen. Es wird nämlich Werte im Mikrotesla-Bereich, d. h. in der Größe von 1 000 Nanotesla, wiedergeben.

 Ordre de grandeur d’une perturbation magnétique
L’abaque ci-dessus permet d’avoir une idée de la valeur d’une perturbation magnétique résultant de la présence d’une masse de fer. Cet abaque a été mis au point dans le cadre d’une recherche magnétométrique d’épaves sous-marines.

Attention, même si les tracés sont linéaires, l’échelle en abscisse ainsi que l’échelle en ordonnée sont logarithmiques. Les tracés linéaires correspondent donc à des courbes d’atténuation.

Sans détailler les formules de calcul, on peut dire que le champ magnétique créé par une masse de fer varie comme l’inverse du cube de la distance entre un appareil de mesure et la masse en question. Par ailleurs, même si la force magnétique est indépendante de la masse, le champ magnétique est dû à la masse chargée qui produit le champ magnétique. (= champ magnétique induit par les charges en mouvement dans la masse). Ainsi, pour une masse plus grande, il y aura plus de porteurs de charge présents dans son volume ou à sa surface, intensifiant ainsi les effets magnétiques.

Pour prendre un exemple si une masse d’un kilo à 0,5 m du magnétomètre génère une perturbation d’une valeur de 500 nT alors la même masse à 1 m de l’appareil va générer une perturbation de 62,5 nT (donc divisée par 2³ = 8, on double la distance qui est mise au cube).

Pour obtenir la même perturbation d’une valeur de 500 nT, l’équivalent d’une tonne devra être placé à 5 mètres de l’appareil. À 40 mètres, cette même tonne engendrera une perturbation d’un nT, donc négligeable.

Il faudra une masse de 1 000 tonnes à 50 mètres pour générer une perturbation équivalente à une masse d’un kg à 0.5 m.

Il n'est sûr que le magnétomètre de votre téléphone est assez sensible et évolué pour confirmer les données de cet abaque. En effet, il va restituer des valeurs de l'ordre du microtesla, c'est-à-dire de l'ordre de 1 000 nanoteslas.

Quelle – Références

Weltkulturerbe Völklinger Hütte
Le champ magnétique
Force et masse magnétiques
Susceptibilité magnétique
Le géomagnétisme
Recherche magnétique
Magnetic Field Calculators

  Mithilfe deines Telefons und einer Magnetometer-App wirst du an verschiedenen Orten Messungen der Dichte des umgebenden Magnetfelds durchführen.

  Muni de votre téléphone et avec une application de magnétométrie, vous allez faire des mesures de la densité du champ magnétique ambiant dans plusieurs endroits.

  Aufgabe

1. Wenn du die Anlagen in der Umgebung beobachtest, siehst du da große ferromagnetische Substanzen? Wenn du ihre Masse und die Entfernung, in der sie sich von dir befinden, grob abschätzt und den Abakus zu Hilfe nimmst, glaubst du, dass sie die Magnetfelddichte an dem Ort, an dem du stehst, beeinflussen könnten?
2. Wie hoch ist der Wert der umgebenden Magnetfelddichte an den angegebenen Koordinaten? Stimmt er mit dem Wert überein, der für Saarbrücken angegeben wurde?
3. Wenn du dich wie auf dem Foto langsam dem Punkt A näherst, ab welcher Entfernung von diesem Punkt nimmt der Wert der umgebenden Magnetfelddichte zu?
4. Auf der Magnetometer-App, was bemerkst du aus dieser Entfernung, während du dich Punkt A so weit näherst, dass du dein Telefon daran klemmen kannst (keine Gefahr für das Telefon oder für dich!)? Was ist der Höchstwert der Magnetfelddichte, den du feststellst?
5. Zu welchem Schluss kommst du, wenn du die Größe der Objekte, die ein Magnetfeld erzeugen (einschließlich der Erde) oder von einem Magnetfeld beeinflusst werden, mit den Werten der Magnetfelddichte der Erde und den Werten, die du bei der Annäherung an Punkt A gemessen hast, vergleichst?
6. Seit Juni 2019 steht es einem EC Besitzer wieder frei, ein Bild (bitte keine "Archiv"-Foto) als Beweis des Besuches zu fordern. Ein Bild von sich selbst oder eines persönlichen Gegenstandes vor dem Hintergrund des besuchten Ortes (mit dem Log oder mit Ihren Antworten).

Logge disesen Cache „Gefundern“ und schicke uns deine Antwortvorschläge unter deutlicher Angabe des Cachenamens. Sollte etwas nicht stimmen, werden wir uns melden. „Gefunden“ ohne Antworten wird gelöscht.

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  Travail à effectuer

1. En observant les installations des environs, voyez-vous des grosses substances ferromagnétiques ? En estimant grossièrement leur masse et la distance à laquelle elles se trouvent de vous et en vous aidant de l’abaque, pensez-vous qu’elles puissent influencer la densité du champ magnétique à l’endroit où vous vous tenez ?
2. Quelle est la valeur de la densité du champ magnétique ambiant aux coordonnées indiquées ? Est-elle conforme avec la valeur du champ magnétique donnée pour Sarrebruck ?
3. En vous approchant lentement du point A comme sur la photo, à partir de quelle distance depuis ce point la valeur de la densité du champ magnétique ambiante augmente-elle ?
4. À partir de cette distance, tout en vous approchant du point A jusqu’à y coller votre téléphone (pas de danger pour lui, ni pour vous), que remarquez-vous sur l’application magnétomètre de votre téléphone. Quelle est la valeur maximale de la densité du champ magnétique que vous relevez ?
5. En prenant en compte la taille des objets source d’un champ magnétique (y compris la Terre) ou sous l’influence d’un champ magnétique, que vous mettrez en parallèle avec les valeurs de la densité du champ magnétique de la Terre et celles relevées en s’approchant du point A, à quelle conclusion arrivez-vous ?
6. Une photo de vous, ou d’un objet caractéristique vous appartenant, prise dans les environs immédiats (pas de photo « d’archive » svp) est à joindre soit en commentaire, soit avec vos réponses. Conformément aux directives mises à jour par GC HQ et publiées en juin 2019, des photos peuvent être exigées pour la validation d'une earthcache.

Marquez cette cache « Trouvée » et envoyez-nous vos propositions de réponses en précisant bien le nom de la cache, soit via notre profil, soit via la messagerie geocaching.com (centre de messagerie) et nous vous répondrons en cas de problème. « Trouvée » sans réponses sera supprimée.