Les unités de mesureen astronomie d’observation

Plan

• Notation scientifique

• Unités de mesure– Distance– Masse– Vitesse– Temps

• Mesure angulaire

1. Notation scientifique

• Les nombres manipulés en astronomie sont souvent très longs 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)

2. Les unités en astronomie

• Masse

• Distance et dimension

• Dimension angulaire

• Temps

• Vitesse

2.1. Masse des étoiles et des galaxies• Notre Soleil a environ une masse de :

• Cette masse sert de référence pour mesurer les autres masses qui sont exprimées comme multiples

1 990 000 000 000 000 000 000 000 000 000 kg

1 M = 1,99 x 1030 kg

ExemplesCette 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 .

2.2. Dimensions et distances

2.2.1. Taille d’étoiles et de planètes

diamètre solaire: 1,4 x 106 km diamètre terrestre: 1,3 x 104 km

2.2.2. Petites distances : L’unité astronomique (au)

• On se sert de la distance Terre-Soleil comme d’un étalon, que l’on nomme 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

12

• Si on exprime les autres distances en UA, cela permet de les comparer à la distance Terre-Soleil

Avec cette unité, la distance de la Terre au Soleil vaut 1

1

0,4 0,72

1,5

5,29,5

1930

40

2.2.3. Grandes distances : l’année-lumière

Soleil

Utilité : 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.

2.2.4. Une autre unité : Le parsec (pc)

• Idée :

• Définition : 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) : mesure

• Voici la relation simple utilisée afin d’obtenir la distance en parsec (pc)

Exemple : Distance galactique

Diamètre de notre galaxie 80 kpc.Nous sommes situés à 8 kpc du centre de la Voie Lactée.

Exemple :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

2.3. 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∼

2.4. 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 ∼

3. 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''