Mesure en astronomie d`observation

Les unités de mesure
en astronomie d’observation
203-CCB-SF
2009
Points essentiels
• Notation scientifique
• Unités de mesure
–
–
–
–
Distance
Masse
Vitesse
Temps
• Mesure angulaire
Notation scientifique
• Les nombres manipulés en astronomie sont souvent
très longs (astronomiques) 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)
Testez votre connaissance
10-6 x 109 = ?
A. 100
B. 0,01
C. 1 000
D. 0,001
E. 10
Les puissances de dix
2 x 106 /4 x 109 = ?
A. 5 x 10-4
B. 8 x 104
C. 2 x 10-3
D. 4 x 103
E. 5 x 104
Testez votre connaissance
• Combien de milliards de dollars cet homme
vaut-il ?
Réponse: 57 milliards de dollars !
Importance des unités
397 quoi ?
Pesos ?
Cents ?
Burittos ?
Dollars ?
Les unités dans l’Univers
• La valeur d’une grandeur physique
s’exprime en fonction d’une unité (ou
étalon). Tous les objets célestes de notre
Univers peuvent être exprimés en fonctions
des unités fondamentales. Quelques fois,
nous avons le choix des unités (ex: mm, km,
unité astronomique, années-lumière..).
Les unités, un choix naturel
Il mesurait 2720 mm
Il mesurait 0,0017mile
Il mesurait 2,72 m ou 8’ 11’’
Ici, mètres et pieds sont des
unités naturelles.
Robert Wadlow (1918-1940)
Les unités en astronomie
•
•
•
•
•
Masse
Distance et dimension
Dimension angulaire
Temps
Vitesse
La masse des étoiles
• Notre Soleil possède une masse de:
1 990 000 000 000 000 000 000 000 000 000 kg
On utilise plutôt une nouvelle
unité: la masse solaire: M
1 M = 1,99 x 1030 kg
Masse des étoiles et des galaxies
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 .
Associez la gauche et la droite
a)
b)
c)
d)
e)
f)
Une galaxie
Une planète
Un atome
Un être humain
Un astéroïde
Une étoile
1.
2.
3.
4.
5.
6.
10 M
2 x 10-26 kg
100 kg
10-3 M
1012 M
10-10 M
Dimension et distance
Sur la Terre, les dimensions
sont mesurées en mètre et
les distances en km.
Dimension dans notre système
solaire
diamètre solaire: 1,4 x 106 km
diamètre terrestre: 1,3 x 104 km
L’unité astronomique (au)
• Plutôt que de produire une estimation
imprécise de la distance planète-Soleil, les
précurseurs de l’astronomie moderne ont
préféré se servir de la distance Terre-Soleil
comme d’un étalon, que l’on nomma 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
Unité de mesure pour les distances en
astronomie
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.
Le parsec (pc)
• 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 km).
Le parsec (pc)
• Voici la relation simple utilisée afin
d’obtenir la distance en parsec (pc)
1
D ( pc) 
 (")
Distance galactique
Diamètre de notre
galaxie 80 kpc.
Nous sommes
situés à 8 kpc du
centre de la Voie
Lactée.
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
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
a)
b)
c)
d)
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
Et la notion de 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 !
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''