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 = ? 100 0,01 1 000 0,001 10 2 x 106 /4 x 109 = ? 5 x 10-4 8 x 104 2 x 10-3 4 x 103 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 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 Une galaxie Une planète Un atome Un être humain Un astéroïde Une étoile 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. 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 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. L’étoile la plus près du Soleil est à environ 4,2 a.l. Soleil

Distance en a.l. de la Terre 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)

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) 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 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) Dubhe (l’ours en arabe) Merak (les reins de l’ours)

Observation

Déterminez le diamètre apparent de l’objet ci-dessous 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''