Les unités de mesureen 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

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

Les puissances de dix

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

Robert Wadlow (1918-1940)

Ici, mètres et pieds sont des unités naturelles.

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 galaxiesCette 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 environ100,000,000,000 étoiles.Ainsi, la masse typique d’une galaxie est de 1011 M .

Associez la gauche et la droite

a) Une galaxieb) Une planètec) Un atomed) Un être humaine) Un astéroïdef) Une étoile

1. 10 M2. 2 x 10-26 kg3. 100 kg4. 10-3 M5. 1012 M6. 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 Distance (ua)

Mercure 0,4

Vénus 0,7

Terre 1

Mars 1,5

Jupiter 5,2

Saturne 9,5

Unité de mesure pour les distances en astronomie

Soleil

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.

L’année-lumière (a.l)

Soleil

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.

L’étoile la plus près du Soleil est à environ 4,2 a.l.

Quelques distances

Objet Distance en a.l. de la Terre

Lune 1,3 seconde-lumière

Soleil 8 minutes-lumière

Pluton 6,7 heures-lumière

Proxima du Centaure 4,2 a.l.

Centre de la Voie lactée 26 000 a.l.

Galaxie d’Andromède 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)

D (pc) =1

θ (")

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

a) Dimension d’une galaxie typique

b) 1 année-lumière

c) 1 parsec

d) Distance de l’étoile la plus près (à part le Soleil)

e) Dimension de l’orbite de Neptune

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 angulaireLes 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 ci-dessous. 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''