Activité documentaire 1 : Distances astronomiques

TP N°3 de physique (suite) :
Activité documentaire 1 : Distances astronomiques
Le voyage le plus long
Imaginons que vous vouliez traverser les Etats-Unis en allant de Portland, dans le Maine, à Portland dans
l’Oregon. La distance qui sépare ces deux villes est de quatre mille huit cent kilomètres environ. Le périmètre de
la Terre à l’équateur ne fait qu’un peu plus de huit fois cette distance, soit quarante mille kilomètres.
La distance de la Terre à la Lune n’est que d’à peu près neuf fois le tour de la Terre à l’équateur, soit trois cent
soixante dix mille kilomètres. Qu’y a-t-il au-delà ? Eh bien, Vénus, lorsqu’elle passe au périgée de la Terre, n’est
qu’à un peu plus de cent fois la distance de la Terre à la Lune, soit quarante millions de kilomètres. Pluton, qui est
plus près de nous en ce moment qu’elle ne le sera jamais, est tout de même encore à quatre mille cinq cent
millions de kilomètres, soit cent fois plus loin que Vénus.
Sortons maintenant du système solaire et allons dans les étoiles. La plus proche de nous est près de neuf mille
fois plus loin que Pluton. C’est Alpha du Centaure, qui est à quarante millions de millions de kilomètres de nous.
Et c’est l’étoile la plus proche du Soleil !
Le diamètre de la Voie Lactée, notre galaxie, est de vingt trois mille fois la distance de la Terre à Alpha du
Centaure. La distance de la Terre à la Galaxie d’Andromède, la première galaxie d’une quelconque importance en
quittant la nôtre, est de vingt trois fois le diamètre de la Voie Lactée.
Et la distance qui nous sépare du quasar le plus éloigné est de quatre mille fois la distance à la galaxie
d’Andromède.
Parlons temps, maintenant. Il faut quelques jours pour aller sur la Lune, quelques mois pour aller sur Vénus ou
sur Mars. Quelques années pour atteindre les planètes géantes du système solaire. Et nous ne pouvons guère
espérer aller plus loin.
Le voyage jusqu’à l’étoile la plus proche, dans l’état actuel de notre technologie, prendrait des centaines de
milliers d’années.
Isaac Asimov « Mais le docteur est d’or »
Ce texte est extrait d’une préface d’un numéro de IASFM, magazine de science-fiction américain dont I.
Asimov (1920-1992), fut rédacteur en chef. Il traite des hypothèses qu’ont pu faire les auteurs de sciencefiction à propos du voyage interstellaire. Asimov est l’auteur du cycle « Fondation » et de nombreuses
nouvelles traitant de robots. Il passera à la postérité pour ses « trois lois de la robotique ». Le film « I
Robot » est tiré d’un de ses romans.
1. D’après les données du texte, calculez « le diamètre de la Voie Lactée », « la distance de la Terre à
la Galaxie d’Andromède » et « la distance qui nous sépare du quasar le plus éloigné ». Exprimez vos
résultats en km et en notation scientifique.
 diamètre de la Voie Lactée :
 distance de la Terre à la Galaxie d’Andromède :
 distance qui nous sépare du quasar le plus éloigné :
2. Si notre technologie nous permettait de voyager à la vitesse de la lumière, combien de temps nous
faudrait-il pour atteindre : la Lune ? Vénus ? Pluton ? Alpha du Centaure ? la galaxie d’Andromède ?
le quasar le plus éloigné ? À combien d'années-lumière se situent ces différents objets ?
Temps mis lors d’un voyage à la vitesse
de la lumière
Distance en années-lumière
Lune
Vénus
Pluton
Alpha du Centaure
galaxie d’Andromède
quasar le plus éloigné
Activité documentaire 2 : « Regarder loin, c'est regarder tôt »
Nous savons aujourd'hui que, comme le son, la lumière se propage à une vitesse bien déterminée. En 1675,
étudiant le mouvement des satellites de Jupiter, l'astronome danois Römer a mis en évidence certains
comportements bizarres. Ces comportements s'expliquent si on admet que la lumière met quelques dizaines
de minutes pour nous arriver de Jupiter. Cela équivaut à une vitesse d'environ trois cent mille kilomètres
par seconde, un million de fois plus vite que le son dans l'air. Il faut bien reconnaître que, par rapport aux
dimensions dont nous parlons maintenant, cette vitesse est plutôt faible. À l'échelle astronomique, la
lumière progresse à pas de tortue. Les nouvelles qu'elle nous apporte ne sont plus fraîches du tout !
Pour nous, c'est plutôt un avantage. Nous avons trouvé la machine à remonter le temps ! En regardant "loin",
nous regardons "tôt". La nébuleuse d'Orion nous apparaît telle qu'elle était à la fin de l'Empire romain, et la
galaxie d'Andromède telle qu'elle était au moment de l'apparition des premiers hommes, il y a deux millions
d'années. A l'inverse, d'hypothétiques habitants d'Andromède, munis de puissants télescopes, pourraient
voir aujourd'hui l'éveil de l'humanité sur note planète … […]
Certains quasars sont situés à douze milliards d'années lumière. La lumière qui nous en arrive a voyagé
pendant douze milliards d'années, c'est-à-dire quatre-vingt pour cent de l'âge de l'Univers … C'est la
jeunesse du monde que leur lumière nous donne à voir au terme de cet incroyable voyage.
Hubert Reeves « Patience dans l'azur » — éditions du Seuil — 1981
1. La nébuleuse d'Orion, visible à l'œil nu comme une petite tâche floue par une nuit sans lune, est
distante de 1500 années lumière. Exprimer cette distance en km.
2. Commenter la dernière phrase du texte en expliquant pourquoi la faible vitesse de la lumière à
l'échelle astronomique est "plutôt un avantage".
3. En 1974, un message radio a été envoyé depuis le radiotélescope d'Arecibo (île de Porto-Rico) vers
l'amas d'Hercule, groupe d'étoiles situé à 25 000 années de lumière de la Terre. Les ondes radio se
propagent à la même vitesse que la lumière. En admettant que les hypothétiques habitants de cet
amas répondent dès réception du message, dans combien de temps peut-on espérer avoir des
nouvelles ? Pour Hubert Reeves, la lenteur de la lumière à l'échelle astronomique est "plutôt un
avantage". N'est-elle pas aussi un inconvénient majeur ?