Mesure en astronomie

Les unités de mesure
en astronomie d’observation
Plan
• Notation scientifique
• Unités de mesure
–
–
–
–
Distance
Masse
Vitesse
Temps
• Mesure angulaire
1. Notation scientifique
• Les nombres manipulés en astronomie sont souvent
très longs à écrire de manière habituelle. Par
exemple, l’âge de l’Univers est d’environ 13 700
000 000 années.
• Afin de faciliter l’écriture de tels nombres, les
astronomes utilisent une notation particulière, la
notation scientifique. Pour exprimer l’âge de
l’Univers en notation scientifique on utilise des
puissances de dix précédées, si nécessaire, d’un
facteur multiplicatif: 1,37 x 1010 années soit 13,7
milliards d’années !.
Préfixes courants représentant les
puissances de 10
10-9 = 0,000000001
Un milliardième (nano)
10-6 = 0,000001
Un millionième (micro)
10-3 = 0,001
Un millième (milli)
100 = 1
Un
103 = 1 000
Mille (kilo)
106 = 1 000 000
Un million (méga)
109 = 1 000 000 000
Un milliard (giga)
2. Les unités en astronomie
•
•
•
•
•
Masse
Distance et dimension
Dimension angulaire
Temps
Vitesse
2.1. Masse des étoiles et des galaxies
• Notre Soleil a environ une masse
de :
1 990 000 000 000 000 000 000 000 000 000 kg
1 M = 1,99 x 1030 kg
• Cette masse sert de référence pour
mesurer les autres masses qui sont
exprimées comme multiples
Exemples
Cette pouponnière d’étoiles
contient quelques milliers
d’étoiles. La masse des plus
brillantes est d’environ 100 M .
Dans les galaxies semblables à la
Voie lactée, on compte environ
100,000,000,000 étoiles.
Ainsi, la masse typique d’une
galaxie est de 1011 M .
2.2. Dimensions et distances
2.2.1. Taille d’étoiles et de planètes
diamètre solaire: 1,4 x 106 km
diamètre terrestre: 1,3 x 104 km
2.2.2. Petites distances :
L’unité astronomique (au)
• On se sert de la distance Terre-Soleil comme
d’un étalon, que l’on nomme unité
astronomique.
• L’unité astronomique est la distance moyenne
entre la Terre et le Soleil: (1,496 x 108 km).
Distance moyenne entre les planètes et le
Soleil en unités astronomiques.
Planète
Mercure
Vénus
Terre
Distance (ua)
0,4
0,7
1
Mars
Jupiter
Saturne
1,5
5,2
9,5
Avec cette unité, la distance de la Terre au Soleil vaut
1
40
30
19
9,5
5,2
• Si on exprime les autres distances en UA, cela
permet de les comparer à la distance Terre-Soleil
1
0,4
1,5
0,72
12
2.2.3. Grandes distances :
l’année-lumière
Utilité : Puisque
l’étoile la plus près du
Soleil est à
4 x 1013 km du Soleil,
les astronomes utilisent
d’autres unités pour
mesurer des distances.
Soleil
L’année-lumière (a.l)
Une année-lumière
est définie comme la
distance parcourue
par la lumière en un
an soit 9,46 x 1012 km
ou 63 240 UA.
Soleil
L’étoile la plus près
du Soleil est à
environ 4,2 a.l.
Quelques distances
Objet
Lune
Soleil
Pluton
Distance en a.l. de la Terre
1,3 seconde-lumière
8 minutes-lumière
6,7 heures-lumière
Proxima du Centaure
Centre de la Voie lactée
Galaxie d’Andromède
4,2 a.l.
26 000 a.l.
2 000 000 a.l.
Horizon cosmique
30 000 000 000 a.l.
2.2.4. Une autre unité : Le parsec (pc)
• Idée :
• Définition :
Le parsec est défini
comme la distance
d’une étoile ayant
une parallaxe
annuelle de 1
seconde d’arc. (3,24
a.l, ou 3,1 x 1013
Le parsec (pc) : mesure
• Voici la relation simple utilisée afin
d’obtenir la distance en parsec (pc)
1
D ( pc) =
q (")
Exemple : Distance galactique
Diamètre de notre
galaxie 80 kpc.
Nous sommes
situés à 8 kpc du
centre de la Voie
Lactée.
Exemple :
Distance intergalactique
Dimension du groupe
de galaxies
regroupant la Voie
lactée (Amas Local)
r = 1Mpc.
Soit 30 000 000 000
000 000 000 Km !
Ordonnée du plus petit (1) au plus grand (5)
les objets suivants
a)
b)
c)
d)
Dimension d’une galaxie typique
1 année-lumière
1 parsec
Distance de l’étoile la plus près (à part le
Soleil)
e) Dimension de l’orbite de Neptune
2.3. Quelques vitesses en
astronomie
• Vitesse d’une étoile p/r
aux autres ∼ 10 km/s
• Vitesse relative d’une
étoile p/r au centre de la
galaxie ∼ 250 km/s
• Vitesse relative d’une
galaxie p/r aux autres
galaxies ∼ 1 000 km/s
2.4. Temps
• La Terre est vieille ∼ 4,6
milliards d’années
• Notre Galaxie est très vieille
∼ 10 milliards d’années
• L’Univers est très très vieux
∼ 13,6 milliards d’années
3. Mesure angulaire
Les astronomes utilisent des mesures angulaires afin de
préciser les postions et les dimensions des astres.
Cercle complet 360°
Mesure angulaire (suite)



On utilise comme unité de base le degré º
 Le cercle complet: 360º
 Un angle droit: 90º
Distance angulaire mesure le nombre de degrés
séparant deux objets sur la sphère céleste.
Diamètre angulaire ou dimension angulaire est
le nombre de degrés d’un côté à l’autre d’un
objet céleste.
Le diamètre apparent de la Lune est 0,5º (1/2º )
Le diamètre angulaire du Soleil est également
0,5º (1/2º )
Observation
La Grande Ourse
(Ursa Major)
Merak
(les reins de l’ours)
Dubhe
(l’ours en arabe)
Observation
Déterminez le diamètre apparent de l’objet cidessous. Votre réponse dépend de la distance qui
vous sépare de l’objet
Mesures angulaires (suite)
1º = 60 minutes d’arc = 60'
1' = 60 secondes d’arc = 60”
Soit 1º = 60 x 60 = 3 600 secondes d’arc = 3
600''