Partie III L`univers Chapitre 14 Description de l`Univers

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Partie III
Chapitre 14
L’univers
Description de l’Univers
Compétences attendues :
 Savoir que le remplissage de l’espace par la matière est essentiellement lacunaire, aussi bien au niveau
de l’atome qu’à l’échelle cosmique ;
 Connaître la valeur de la vitesse de la lumière dans le vide (ou dans l’air) ;
 Connaître la définition de l’année lumière et son intérêt ;
 Expliquer l’expression « voir loin, c’est voir dans le passé » ;
 Utiliser les puissances de 10 dans l’évaluation des ordres de grandeur.
I. Longueurs dans l’Univers.
1.1 Unité de longueur.
Le mètre, de symbole m, est l’unité de longueur dans le système international.
On utilise aussi ses multiples ou ses sous-multiples (voir tableau dans l’activité documentaire).
1.2 Les puissances de 10 et l’écriture scientifique.
La notation scientifique est l’écriture d’un nombre sous la forme du produit :
a  10 n noté aussi a 10 n
avec a un nombre décimal compris entre 1 et 10
n un nombre entier positif ou négatif.
Exemples : Écriture scientifique de 157 m : 157 m = 1,57 x 102 m
Écriture scientifique de 0,23 x 10-9 m : 0,23 x 10-9 m = 2,3 x 10-10 m
1.3 Ordres de grandeur.
L’ordre de grandeur d’un nombre très grand ou très petit est la puissance de 10 la plus proche de ce
nombre.
Un ordre de grandeur permet de donner une idée de l’importance d’une grandeur.
Exemples :
Ordre de grandeur de 4 807 m :. 4807 m = 4,807 x 103 m.
L’ordre de grandeur de 4807 m est 103 m .
Ordre de grandeur de 80 422 m : 80422 m = 8,0422 x 104 m
L’ordre de grandeur de 80 422 m est 105 m.
II. La description de l’Univers.
2.1 L’infiniment petit.
Comme un jeu de poupées russes, l’exploration de l’infiniment petit conduit le scientifique à reculer
toujours plus loin les frontières de la connaissance.
L’Homme, comme tout être vivant, est constituée de cellules. Elles-mêmes renferment des molécules,
comme celle de l’ADN. Toute molécule est constituée d’atomes. Dans les constituants du noyau de
l’atome, on trouve les quarks, qui sont les plus petites particules connues actuellement.
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2.2 L’infiniment grand.
Longtemps, l’Homme a cru être le centre de l’Univers, plaçant la Terre au centre du système solaire.
La réalité est toute autre : l’Homme habite sur Terre, une planète d’un système solaire, au milieu d’une
galaxie, située dans l’Univers.
2.3 Une répartition inégale de la matière.
La matière est localisée dans certaines régions de l’espace. Entre ces concentrations de matière,
l’espace est vide.
Exemples :
 L’atome est constitué d’un noyau entouré de vide dans lequel se déplace les électrons.
 L’étoile la plus proche de notre système solaire est Proxima du Centaure, elle se situe à
40 000 milliards de kilomètres de nous. Entre elles et nous, on trouve essentiellement du vide.
On dit d’un espace occupé qu’à certains endroits qu’il est lacunaire.
Le remplissage de l’espace par la matière est lacunaire aussi bien à l’échelle cosmique qu’au
niveau de l’atome.
III. La propagation de la lumière.
3.1 Propagation rectiligne de la lumière.
Pour mesurer des longueurs concernant des objets lointains, on utilise la propriété de la propagation
rectiligne de la lumière.
Dans le vide et dans les milieux transparents homogènes, la lumière se propage en ligne droite.
Le trajet de la lumière entre deux points est modélisé par un segment de droite, orienté dans le sens
de propagation de la lumière, qui est appelé rayon lumineux.
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3.2 Vitesse de propagation de la lumière.
La valeur de la vitesse de propagation de la lumière dans le vide est c  3,0  10 8 m.s 1 , c’est une
constante universelle.
La lumière se propage dans l’air pratiquement à la même vitesse que dans le vide.
3.3 Une unité astronomique : l’année lumière.
Les astronomes utilisent très souvent, dans leurs calculs, l’année lumière.
L’année de lumière (symbole a.l.) est la distance parcourue par la lumière dans le vide en un an.
Exemple :
L’étoile la plus proche de la terre est Proxima du Centaure , elle se trouve à d =4,3 a.l de la Terre,
c’est-à-dire
d = 4,1 x 1013 km.
3.4 « Voir loin, c’est voir dans le passé ».
L’univers est très grand ( 1026 m), il est essentiellement constitué de vide, on dit qu’il a une structure
lacunaire.
Quand on regarde la galaxie d’Andromède, on la voit telle qu’elle était il y a 2,6 millions d’années,
c’est-à-dire le temps qu’à mis la lumière émise par cette galaxie pour nous parvenir.
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