Notre place dans l'espace

Levez les yeux par une nuit claire et chaque étoile que vous pouvez voir de vos propres yeux appartient à une galaxie, la Voie Lactée. Vous vous tenez sur une boule de roche en rotation, qui tourne autour d’une étoile ordinaire parmi des milliards. Cette leçon découvre exactement où.

Chaque étoile que vous pouvez voir de vos propres yeux appartient à la Voie Lactée.

Regardez.

Tenez-vous dehors par une nuit claire. Le sol sous vos pieds fait partie d’une boule rocheuse 12,742 km de large. Cette boule, la Terre, tourne une fois par jour et court autour d’une étoile, le Soleil, une fois par an.

Le Soleil est si grand qu’environ 1,3 million de Terres pourraient s’y loger. Il est si lourd qu’il contient presque toute la masse de tout ce qui l’orbitent : planètes, lunes, planètes naines, astéroïdes et comètes. Ensemble, le Soleil et tout ce qui est retenu par sa gravité forment le système solaire.

Dans l’image ci-dessus, le point jaune au milieu est le Soleil. Appuyez sur Play et regardez les planètes se déplacer. Plus une planète est proche du Soleil, plus elle tourne rapidement:

• Mercure prend 88 jours.
• La Terre prend un an.
• Neptune, la planète la plus éloignée, prend presque 165 ans.

Notre système solaire est l’un des milliards de systèmes d’étoiles dans une énorme spirale d’étoiles appelées les galaxies. La Voie lactée. Lors d’une nuit très sombre, vous pouvez le voir comme une faible bande de lumière à travers le ciel. Chaque étoile que vous pouvez voir de vos propres yeux lui appartient.

Comprendre

Les distances dans l’espace sont si grandes que les kilomètres deviennent maladroits, donc les astronomes utilisent des règles plus grandes.

L’unité astronomique (au) est approximativement la distance moyenne entre la Terre et le Soleil. Puisque 2012 a une valeur exacte: 149,597,870,700 mètres, environ 149.6 millions de km. Avec elle, le système solaire devient facile à visualiser:

Monde	Distance moyenne du Soleil
Mercure	0,39 au
Terre	1.00 au
Jupiter	5.2 au
Neptune	30.1 au

Temps-lumière est le temps nécessaire à la lumière pour parcourir une distance. La lumière se déplace à 299.792 km par seconde, donc:

temps = distance ÷ vitesse de la lumière

Pour 1 au: 149,597,871 km ÷ 299,792 km/s ≈ 499 s, ou 8 minutes 19 secondes. Quand vous regardez le Soleil (jamais directement, cela endommage vos yeux), vous voyez la lumière qui l’a quitté il y a environ huit minutes. La lumière du soleil met plus de quatre heures pour atteindre Neptune.

The light-year est la distance parcourue par la lumière en un an: environ 9.46 trillion de km, ou 63,241 au. L’étoile la plus proche après le Soleil, Proxima Centauri, est à environ 4,2 années-lumière. La Voie Lactée mesure environ 100,000 années-lumière de diamètre.

Master

Autrefois, l’au était mesurée : elle était définie par la constante gravitationnelle de Gauss, donc sa longueur en mètres était une quantité que les astronomes devaient déterminer. La distance radar de Vénus et le suivi des vaisseaux spatiaux à la fin du XXe siècle l’ont réduite à quelques mètres. En 2012, l’Union astronomique internationale en a fait un nombre fixe (Résolution B2), de sorte que l’au est maintenant simplement une unité, comme le mètre.

Ce que nous mesurons en fait très précisément aujourd’hui, c’est le paramètre gravitationnel du Soleil, GM☉ = 1.32712440041 × 10²⁰ m³ s⁻², à partir du mouvement des planètes et des engins spatiaux. Le produit G × M est bien mieux connu que G ou M seuls, car G est l’une des constantes les moins précisément connues en physique. C’est pourquoi la mécanique orbitale fonctionne avec μ = GM tout au long, comme vous le verrez dans le chemin du Navigateur.

Deux conséquences pratiques:

1. La distance de la Terre n’est pas constante. L’orbite de la Terre a une excentricité d’environ 0,0167, donc sa distance du Soleil varie d’environ 147,1 millions de km (début janvier, périhélie) à 152,1 millions de km (début juillet, aphélie). Les saisons ne sont pas causées par cela: janvier est l’hiver dans l’hémisphère nord. La vraie cause est traitée dans la leçon sur les saisons.
2. Le temps-lumière est une véritable limite d’ingénierie. Une commande radio à un rover sur Mars prend entre environ 3 et 22 minutes dans un sens, selon l’emplacement des deux planètes dans leurs orbites. Les vaisseaux spatiaux lointains doivent être capables d’agir seuls.