La vitesse de la lumière

La vitesse de la lumière
Nous savons aujourd'hui que la lumière se propage à une vitesse bien déterminée.
En 1675, étudiant le mouvement des satellites de Jupiter, l'astronome danois Römer
a mis en évidence certains comportements bizarres : l'apparition d'un satellite de
Jupiter, Io, ne correspondaient pas exactement aux prévisions faites. Parfois, il était
en retard, et parfois, il était en avance. Ces comportements s'expliquent si on admet
que la lumière met quelques dizaines de minutes pour nous arriver de Jupiter.
Pour nous, c'est plutôt un avantage. Nous avons trouvé la machine à remonter le
temps : la nébuleuse d'Orion nous apparaît telle qu'elle était à la n de l'Empire
romain, et la galaxie d'Andromède telle qu'elle était au moment de l'apparition des
premiers hommes.
D'après Hubert Reeves,
Patience dans l'azur
1. Rappelez la relation entre la distance d, le temps t, et la vitesse v ? (Précisez les unités)
La vitesse v est donnée par la relation
v=
d
t
où
v est la vitesse en m/s
d est la distance en m
t est le temps en s
2. La lumière met 2600 s (soit 43 min) pour parcourir la distance Jupiter Terre (660 millions de km),
quelle est la vitesse de la lumière en m/s ?
Vitesse v de la lumière :
D'après la relation dénie à la question précédente, on a :
v=
d
t
Ici, d = 660 × 106 km.
Or, on sait que 1 km = 103 m.
D'où, d = 660 × 106 × 103 m
d = 6, 60 × 1011 m.
On a alors
6, 60 × 1011
2600
v ' 2, 54 × 108 m/s.
v=
La vitesse de la lumière est de 2, 54 × 108 m/s.
La valeur de la vitesse de la lumière qui est à retenir est 3 × 108 m/s.
3. Si le Soleil venait à s'éteindre d'un coup, combien de temps s'écoulerait-il après son extinction avant
que l'on s'en rende compte sur Terre ? (La distance Terre-Soleil est de 1, 5 × 108 km)
Temps t pour que l'on se rende compte de l'extinction du Soleil :
Le temps t correspond au temps mis par le dernier rayon de lumière émis pour arriver jusqu'à nous,
sur la Terre.
D'après la relation dénie à la question 1), on a :
Ici, d = 1, 5 × 108 km.
Or, on sait que 1 km = 103 m.
v=
d
t
t=
d
v
D'où, d = 1, 5 × 108 × 103 m
d = 1, 5 × 1011 m.
On a alors
t=
1, 5 × 1011
t = 500 s.
3 × 108
Le temps pour que la lumière parcourt la distance Soleil-Terre est de 500 s. Ce temps correspond
donc au temps que l'on mettrait à s'apercevoir que le Soleil s'est éteint.
4. Expliquez la phrase Nous avons trouvé la machine à remonter le temps .
Quand on regarde un astre dans le ciel, on voit cet astre tel qu'il était quand la lumière qui arrive
dans nos yeux a été produite. Ainsi, plus l'objet est éloigné de nous, plus la lumière émise par cet
objet mettra de temps pour nous arriver, et donc nous regarderons de choses qui se sont produites
plus loin dans le passé.