Partie I – L`Univers L`Univers, du très grand au très petit préfixe
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Lycée Paul CEZANNE – Aix-en-Provence 2nde – Réforme 2010 http://www.stardustlabs.fr SOUS-MULTIPLES DE L'UNITE préfixe symbole puissance de 10 déci d -1 centi c -2 milli m -3 micro μ -6 nano n -9 pico p -12 femto f -15 atto a -18 MULTIPLES DE L'UNITE préfixe symbole puissance de 10 déca da 1 hecto h 2 kilo k 3 méga M 6 giga G 9 téra T 12 peta P 15 exa E 18 La notation scientifique est l’écriture d’un nombre sous la forme : a 10 n ou a.10 n . Avec 1 a 10 et n L’ordre de grandeur d’un nombre est la puissance de 10 la plus proche de ce nombre. Exemples : Le diamètre de la Voie Lactée est de 9 ,47.10 20 m , l’ordre de grandeur de son diamètre est 10 21 m . Le rayon de l’atome d’hydrogène vaut 1,2.10 10 m , l’ordre de grandeur de son rayon est 10 10 m . Il existe un système international des unités, utilisé par tous les scientifiques de la planète. Dans ce système d’unités, on exprime : Une distance en mètre (m) ; Un volume en mètre cube (m3) ; Une masse en kilogramme (kg) ; Une tension électrique en Volt (V), etc. Implicitement, toutes les grandeurs doivent être exprimées en unités SI dans un calcul, le résultat sera aussi en unité SI. Nous vivons dans un univers où tout est parfaitement organisé : à notre échelle, et en augmentant celle-ci, nous vivons sur la planète Terre. Les planètes tournent autour d’une étoile (ici le Soleil), elle-même tournant autour du centre d’une galaxie (la Voie Lactée). 21 12 Les dimensions du système solaire sont de l’ordre de 10 m , le diamètre de notre galaxie est de 10 m . Notre galaxie fait partie d’un amas de galaxies appelé Groupe Local, dont fait aussi partie la galaxie M31 d’Andromède. Plusieurs amas de galaxies sont regroupés en super amas : nous faisons partie du Super Amas Local, dans lequel se trouve aussi l’Amas de la Vierge, situé à 20 mégaparsecs de nous. Les super amas s’organisent en sortes de filaments, l’univers est comme une éponge, avec des zones vides et des zones pleines. Les dimensions visibles de notre univers sont de 13,6 milliards d’années-lumière. 6 Lorsqu’on revient à l’homme, celui-ci est constitué de cellules (ordre de grandeur 10 m , elles-mêmes constituées de 9 molécules (de l’ordre de 10 m ). Les molécules sont des assemblages d’atomes dont les dimensions sont proches de 10 10 m . L’Univers, de l’infiniment petit à l’infiniment grand, a une structure lacunaire. Partie I – L’Univers L’Univers, du très grand au très petit Lycée Paul CEZANNE – Aix-en-Provence 2nde – Réforme 2010 http://www.stardustlabs.fr La lumière se propage de manière rectiligne dans un milieu homogène. La vitesse – ou célérité – de la lumière dans le vide a une valeur constante : c 299 792 458 m.s 1 On retiendra la valeur suivante : c 3,00.10 8 m.s 1 La lumière voyage très vite, mais sa vitesse n’est pas infinie : elle ne se propage pas de manière instantanée et met donc un certain temps pour se déplacer. Ce temps dépend de la distance à parcourir. Le lien entre la distance d parcourue, la vitesse v et le temps t mis pour parcourir cette distance est le suivant : d vt Avec d en mètre (m), t en seconde (s) et v en mètre par seconde ( m.s 1 ) Exemple : le Soleil est situé à une distance d 149,6.106 km . Sachant que la lumière voyage à la vitesse c 3,00.108 m.s 1 , combien de temps met-elle pour nous parvenir ? 1s 3,00.108 m t d 1,496.1011 m t d 1,496.1011 499s 8 min19s c 3,00.10 8 La distance entre la Terre et le Soleil est déjà énorme à notre échelle, les distances entre les autres étoiles ou les galaxies dépassent l’entendement lorsqu’elles sont exprimées en mètres ou en kilomètres : Distance en m Distance en km Distance entre le Soleil et Proxima du Centaure, l'étoile la plus proche 3,99.1016 m Diamètre de la Voie lactée 7,57.10 20 m Distance entre notre galaxie et Andromède, galaxie la plus proche 2,3.1019 km Une unité bien spécifique à l’astronomie est donc utilisée : l’année-lumière. L’année lumière est la distance parcourue par la lumière dans le vide en une année (julienne). Calcul d’une année-lumière : 1a.l. c T 3,00.108 365,25 24 3600 9,5.1015 m Partie I – L’Univers L’Univers, du très grand au très petit Lycée Paul CEZANNE – Aix-en-Provence 2nde – Réforme 2010 http://www.stardustlabs.fr Distance en m Distance en km distance en a.l. Distance entre le Soleil et Proxima du Centaure, l'étoile la plus proche 3,99.1016 m 3,99.1013 km 4,2 a.l. Diamètre de la Voie lactée 7,57.10 20 m 7,57.1017 km 80000 a.l. Distance entre notre galaxie et Andromède, galaxie la plus proche 2,3.10 22 m 2,3.1019 km 2,4 millions d'a.l. Cela signifie par exemple que la lumière met 2,4 millions d’années pour parcourir la distance entre Andromède et notre galaxie. Autre conséquence : lorsque cette lumière nous parvient, on voit la galaxie d’Andromède telle qu’elle était il y a 2,4 millions d’années !!! Les objets les plus lointains que l’on a observés sont situés à 13,7 milliards d’annéeslumière, on les voit donc tels qu’ils étaient il y a 13,7 milliards d’années, ce qui correspond à l’âge de notre univers. Partie I – L’Univers L’Univers, du très grand au très petit
