Savez-vous pourquoi les astronomes n’utilisent pas l’année-lumière pour calculer les distances entre les objets éloignés dans l’espace ?
Table des matières
Année-lumière — informations générales
L’année-lumière est une unité hors système pour mesurer les distances dans l’espace. Elle est universellement utilisée dans les livres et les manuels d’astronomie populaires. Toutefois, dans le domaine de l’astrophysique professionnelle, ce chiffre est utilisé très rarement et souvent pour déterminer les distances vers des objets non distants dans l’espace. La raison en est simple : si l’on détermine la distance en années-lumière d’objets éloignés dans l’Univers, le nombre serait tellement énorme qu’il serait peu pratique et peu commode de l’utiliser pour des calculs physiques et mathématiques. C’est pourquoi l’astronomie professionnelle utilise, au lieu des années-lumière, l’unité de mesure du parsec, qui est beaucoup plus pratique pour effectuer des calculs mathématiques complexes.
Définition du terme
Étoiles les plus proches du Soleil
La définition du terme «année-lumière» se trouve dans tous les manuels d’astronomie. Une année-lumière est la distance parcourue par un rayon de lumière en une année terrestre. Une telle définition peut satisfaire un amateur, mais un cosmologiste la trouvera incomplète. Il notera qu’une année-lumière n’est pas simplement la distance parcourue par la lumière en une année, mais la distance parcourue par un rayon de lumière en 365,25 jours terrestres dans le vide, sans être affecté par les champs magnétiques.
Une année-lumière équivaut à 9,46 billions de kilomètres. C’est la distance que parcourt un rayon de lumière en un an. Mais comment les astronomes sont-ils parvenus à une définition aussi précise de la trajectoire des rayons ? Nous y reviendrons plus loin.
Comment la vitesse de la lumière a-t-elle été déterminée ?
Mesure de la vitesse de la lumière
Dans l’Antiquité, on pensait que la lumière se propageait instantanément dans l’univers. Cependant, depuis le XVIIe siècle, les scientifiques ont commencé à en douter. Galilée a été le premier à douter de cette affirmation. C’est lui qui a essayé de déterminer le temps pendant lequel un faisceau de lumière franchit une distance de 8 kilomètres. Mais comme une telle distance est négligeable pour une valeur telle que la vitesse de la lumière, l’expérience s’est soldée par un échec.
Le premier grand changement dans ce domaine a été l’observation du célèbre astronome danois Olaf Rømer. En 1676, il a remarqué que les temps d’éclipse des satellites de Jupiter variaient en fonction de l’approche et de la distance de la Terre par rapport à eux dans l’espace extra-atmosphérique. Römer a réussi à relier cette observation au fait que plus la Terre s’éloigne de Jupiter, plus la lumière réfléchie par les satellites met de temps à parcourir la distance qui nous sépare de notre planète.
Römer a parfaitement saisi l’essence de ce fait, mais il n’a pas réussi à calculer une valeur fiable de la vitesse de la lumière. Ses calculs étaient incorrects, car au XVIIe siècle, il ne disposait pas de données précises sur la distance entre la Terre et les autres planètes du système solaire. Ces données ont été déterminées un peu plus tard.
L’évolution de la recherche et la définition de l’année-lumière
Un photon hypothétique se déplaçant de la Terre à la Lune. Toutes les proportions sont respectées.
En 1728, l’astronome anglais James Bradley, qui a découvert l’effet d’aberration des étoiles, est le premier à calculer la vitesse approximative de la lumière. Il détermine sa valeur à 301 000 kilomètres par seconde. Mais cette valeur était inexacte. Des méthodes plus parfaites de calcul de la vitesse de la lumière ont été réalisées sans référence à des corps spatiaux — sur Terre.
Matériel sur le sujet
Les observations de la vitesse de la lumière dans le vide au moyen d’une roue tournante et d’un miroir ont été réalisées respectivement par A. Fizeau et L. Foucault. Grâce à eux, les physiciens ont pu approcher la valeur réelle de cette quantité.
La vitesse exacte de la lumière
Ce n’est qu’au siècle dernier que les scientifiques sont parvenus à déterminer la vitesse exacte de la lumière. Sur la base de la théorie de l’électromagnétisme de Maxwell, avec l’aide de la technologie laser moderne et de calculs corrigés pour l’indice de réfraction du flux de rayons dans l’air, les scientifiques ont pu calculer la valeur exacte de la vitesse de la lumière, soit 299 792,458 km/s. Les astronomes utilisent encore cette valeur aujourd’hui. Les astronomes utilisent toujours cette valeur. Déterminer le jour, le mois et l’année de la lumière était déjà une question de technologie. Par de simples calculs, les scientifiques ont obtenu le chiffre de 9,46 trillions de kilomètres — c’est le temps qu’il faudrait à un rayon de lumière pour parcourir la longueur de l’orbite terrestre.
Les exemples les plus courants de distances en années-lumière
La distance entre la Terre et la Lune
- Une année-lumière est égale à 63 241,077 unités astronomiques et 0,306 601 parsecs ;
- La distance entre la Terre et la Lune est de 4-1 0-8 années-lumière ou 380 000 kilomètres. Cela signifie qu’un faisceau de lumière envoyé depuis la Terre ne met que 1,3 seconde pour arriver à destination ;
- Le centre de la Voie lactée se trouve à 26 000 années-lumière du Soleil.. ;
- Il faut environ 5 heures à la lumière du soleil pour atteindre Pluton, l’un des objets les plus éloignés du système solaire ;
- L’étoile la plus proche de nous après le Soleil, Proxima Centauri, est à 4,2 années-lumière de la Terre, et la galaxie la plus proche, Andromède, est à 2,5 millions d’années-lumière.
Date de publication: 12-26-2023
Mettre à jour la date: 12-26-2023