Les astronomes utilisent bon nombre des mêmes unités de mesure que les autres scientifiques. Ils utilisent souvent des mètres pour la longueur, des kilogrammes pour la masse et des secondes pour le temps. Cependant, les distances et les tailles dans l’univers peuvent être si grandes, que les astronomes ont inventé plus d’unités pour décrire la distance.
Unités astronomiques:
Les distances dans le système solaire sont souvent mesurées en unités astronomiques (en abrégé AU). Une unité astronomique est la distance moyenne entre la Terre et le Soleil:
1 UA = 1.496 x 108 km = 93 millions de miles
Jupiter est à environ 5,2 UA du Soleil et Pluton est à environ 39,5 UA du Soleil. La distance entre le Soleil et le centre de la Voie Lactée est d’environ 1,7 x 109 UA.
Années-lumière:
Pour mesurer les distances entre les étoiles, les astronomes utilisent souvent des années-lumière (en abrégé ly). Une année-lumière est la distance que la lumière parcourt dans le vide en une année :
1 ly = 9,5 x 1012 km = 63 240 UA
Proxima Centauri est l’étoile la plus proche de la Terre (autre que le Soleil) et se trouve à 4,2 années-lumière. Cela signifie que la lumière de Proxima Centauri prend 4,2 ans pour se rendre sur Terre.
Parsecs:
De nombreux astronomes préfèrent utiliser des parsecs (en abrégé pc) pour mesurer la distance aux étoiles. En effet, sa définition est étroitement liée à une méthode de mesure des distances entre les étoiles. Un parsec est la distance à laquelle 1 UA sous-tend un angle de 1 arcsec.
1 pc = 3,09 x 1013 km = 3,26 ly
Pour des distances encore plus grandes, les astronomes utilisent des kiloparsecs et des mégaparsecs (en abrégé kpc et Mpc).
1 kiloparsec = 1 kpc = 1000 pc = 103 pc
1 mégaparsec = 1 Mpc = 1 000 000 pc = 106 pc
Puissances de dix:
Les distances et les tailles des objets étudiés par les astronomes varient de très petites, y compris les atomes et les noyaux atomiques, à très grandes, y compris les galaxies, les amas de galaxies et la taille de l’univers. Pour décrire une gamme aussi vaste, les astronomes ont besoin d’un moyen d’éviter de confondre des termes comme « un milliard de billions » et « un millionième ». Les astronomes utilisent un système appelé notation des puissances de dix, qui consolide tous les zéros que vous trouverez normalement attachés à de très grands ou petits nombres tels que 1 000 000 000 000 ou 0,0000000001. Tous les zéros sont placés dans un exposant, qui est écrit en exposant, et indique le nombre de zéros dont vous auriez besoin pour écrire la forme longue du nombre. Ainsi, par exemple:
100 = 1
101 = 10
102 = 100
103 = 1000
104 = 10,000
et ainsi de suite.
Dans la notation des puissances de dix, les nombres sont écrits comme un chiffre entre un et dix multiplié par une puissance de dix. Ainsi, par exemple, la distance à la Lune de 384 000 km peut être réécrite en 3,84 x 105 km. Notez que 3,84 est compris entre un et dix. Le même nombre pourrait être réécrit avec précision en 38,4 x 104 ou 0,384 x 106, mais la forme préférée est que le premier nombre soit compris entre un et dix.
De très petits nombres peuvent également être écrits en utilisant la notation des puissances de dix. L’exposant est négatif pour les nombres inférieurs à un et indique une division par ce nombre de dizaines. Ainsi, par exemple:
100 = 1
10-1 = 1/10 = 0.1
10-2 = 1/10 × 1/10 = 0.01
10-3 = 1/10 × 1/10 × 1/10 = 0.001
10-4 = 1/10 × 1/10 × 1/10 × 1/10 = 0.0001
et ainsi de suite.
Encore une fois, les nombres sont écrits comme un chiffre entre un et dix multiplié par une puissance de dix. Ainsi, par exemple, un nombre comme 0,00000375 serait exprimé en 3,75 x 10-6.
Quelques nombres familiers écrits comme des puissances de dix: Cent (100) 102 Mille (1000) 103 Un million (1,000,000) 106 Un milliard (1,000,000,000) 109 Un billion (1,000,000,000,000) 1012 Un centième (0.01) 10-2 Un millième (0.001) 10-3 Un millionième (0.000001) 10-6 Un milliardième (0.000000001) 10-9 Un – trillionième (0.000000000001) 10-12
Quelques sites Web proposent des démonstrations de puissances de dix et de l’échelle de l’univers.
Quelques exemples à essayer
1. Jupiter est à environ 5,2 UA du Soleil. Quelle est la distance en km?
2. Une étoile se trouve à 4,94 x 1013 km de la Terre. Combien de temps faudra-t-il à la lumière de cette étoile pour atteindre la Terre?
3. Une autre étoile est 3.5 kpc loin de nous. Quelle est la distance en km et en ly?
4. L’étoile A est à 33 pc et l’étoile B à 109 pc. Quelle est la différence de distance entre les deux étoiles dans ly?