Chapitre 1 : L'Univers, de l'atome aux galaxies
I. Présentation de l'Univers
Commencer le cours en projetant la vidéo "Les Puissances de 10".
L'Univers dans lequel nous habitons est l'ensemble de tous les objets. Ces objets ont des tailles de toutes
sortes, de l'extrêmement petit à l'extrêmement grand.
... atome ► ADN ► cellule ► grain de sable ► fourmi ► arbre ► montagne
► Terre ► Système Solaire ► Galaxie ► amas ...
Afin de décrire précisément tous ces objets, le physicien a besoin de construire une échelle des longueurs.
II. Au coeur de la matière : l'atome
Un atome est constitué d'un noyau et d'électrons en mouvement rapide autour de ce noyau.
1. L'atome d'hydrogène
C'est le plus simple des atomes. Son noyau n'est constitué que d'une particule d'un rayon de 1,2
millionième de milliardième de m (rn). Son unique électron se trouve à la distance de 53 millième de
milliardièmes de m (ra). Si l'on voulait représenter le noyau par une bille de rayon rn' = 1 cm, où devrait-
on placer l'électron ?
ra
rn
=ra'
rn'
⇔ra'.rn=ra.rn'⇔ra'=ra.rn'
rn
=0,000 000 000 053 x0,01
0,000 000 000 000 0012
on peut simplifier cette fraction par tous les zéros qui sont en bleu :
2. Structure lacunaire des atomes
Tous les autres atomes sont dans les mêmes proportions, seul le nombre de particules change. Entre le
noyau et les électrons, il n'y a rien. On voit donc qu'un atome est essentiellement constitué de vide ; on dit
que la matière est lacunaire.
III. Vers l'extrèmement grand
1. Le système Solaire
Il est composé de notre étoile, le Soleil, et de 8 planètes en orbite autour de lui. Le Soleil est une sphère
de rayon égal à 700 000 km (RS) (température au cœur : 15 millions de °C). La Terre, de rayon 6 370 km,
gravite à une distance de 150 millions de km (a).
Dans l'ordre : Mercure Vénus Terre Mars Astéroïdes Jupiter Saturne Uranus
Neptune (Pluton Sedna : ne sont plus classées en tant que planètes) Comètes.
2. La Galaxie
Notre Soleil appartient à un groupe de 100 milliards d'étoiles appelée la Galaxie (ou Voie Lactée).
(projeter les images par vidéoprojecteur)
On estime à 125 milliards le nombre total de galaxies. Notre Galaxie appartient à l'Amas de la Vierge, de
diamètre 66 milliards de milliards de km (D'). Les galaxies les plus lointaines observées sont à 90 000
milliards de milliards de km d'ici, et les objets les plus lointains à plus de 100 mille milliards de milliards
de km. (remarque : pour compter de 1 à 1 milliard en prononçant tous les nombres, il faudrait 80 ans !)
1 / 3 Document OpenOffice.org sous Debian 6.0 le 25 juil. 2011
vue de côté : disque
vue de dessus : spirale
diamètre : 950 millions de milliards de km
(D),
épaisseur au centre : 150 millions de
milliards de km (E)