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1.4 : Les chiffres en astronomie

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    En astronomie, nous traitons les distances sur une échelle à laquelle vous n'auriez peut-être jamais pensé auparavant, avec des nombres plus grands que ceux que vous avez pu rencontrer. Nous adoptons deux approches qui facilitent un peu le traitement des nombres astronomiques. Tout d'abord, nous utilisons un système d'écriture de grands et de petits nombres appelé notation scientifique (ou parfois notation par puissance de dix). Ce système est très intéressant car il élimine les nombreux zéros qui peuvent sembler accablants au lecteur. En notation scientifique, si vous voulez écrire un nombre tel que 500 000 000, vous l'exprimez ainsi\(5 × 10^8\). Le petit nombre surélevé après le 10, appelé exposant, indique le nombre de positions où nous avons dû déplacer la virgule décimale vers la gauche pour convertir 500 000 000 en 5. Si vous découvrez ce système pour la première fois ou si vous souhaitez un rappel, nous vous suggérons de consulter l'annexe C et l'exemple\(\PageIndex{1}\) pour plus d'informations. La deuxième façon de simplifier les chiffres est d'utiliser un ensemble cohérent d'unités : le Système international d'unités métrique, ou SI (du Système international d'unités français). Le système métrique est résumé à l'annexe D (voir exemple\(\PageIndex{2}\)).

    Regardez cette brève animation PBS qui explique comment fonctionne la notation scientifique et pourquoi elle est utile.

    Une unité couramment utilisée par les astronomes pour décrire les distances dans l'univers est l'année-lumière, c'est-à-dire la distance parcourue par la lumière au cours d'une année. Parce que la lumière se déplace toujours à la même vitesse et que sa vitesse s'avère être la plus rapide possible dans l'univers, elle constitue une bonne norme pour suivre les distances. Vous pouvez être confus parce qu'une « année-lumière » semble impliquer que nous mesurons le temps, mais cette confusion entre le temps et la distance est également courante dans la vie de tous les jours. Par exemple, lorsque votre ami vous demande où se trouve le cinéma, vous pourriez répondre « à environ 20 minutes du centre-ville ».

    Alors, combien de kilomètres y a-t-il par année-lumière ? La lumière se déplace à la vitesse incroyable de\(3 × 10^5\) kilomètres par seconde (km/s), ce qui fait des\(9.46 × 10^{12}\) kilomètres à l'année-lumière. On pourrait penser qu'une unité aussi grande atteindrait facilement l'étoile la plus proche, mais les étoiles sont bien plus éloignées que ne le laisse croire notre imagination. Même l'étoile la plus proche se trouve à 4,3 années-lumière, soit plus de 40 billions de kilomètres. D'autres étoiles visibles à l'œil nu se trouvent à des centaines, voire des milliers d'années-lumière (Figure\(\PageIndex{1}\)).

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    Figure : Nébuleuse d'\(\PageIndex{1}\)Orion. Ce magnifique nuage de matière première cosmique (gaz et poussière à partir desquels de nouvelles étoiles et planètes sont fabriquées) appelé la nébuleuse d'Orion se trouve à environ 1400 années-lumière. Cela représente une distance d'environ 3\(1.34 × 10^16\) kilomètres, un chiffre assez élevé. Le gaz et la poussière de cette région sont illuminés par la lumière intense de quelques étoiles adolescentes extrêmement énergiques.
    Exemple\(\PageIndex{1}\) : Notation scientifique

    En 2015, l'être humain le plus riche de notre planète avait une valeur nette de 79,2 milliards de dollars. Certains diront qu'il s'agit d'une somme d'argent astronomique. Exprimez ce montant en notation scientifique.

    Solution

    79,2 milliards de dollars peuvent être écrits 79 200 millions de dollars. Exprimé en notation scientifique, il devient\(\$7.92 × 10^{10}\).

    Exemple\(\PageIndex{2}\) : Se familiariser avec une année-lumière

    Combien de kilomètres y a-t-il par année-lumière ?

    Solution

    La lumière\(3 \times 10^5 \text{ km}\) pénètre\(1\text{ s}\). Alors, calculons jusqu'où cela va en un an :

    • Il y a\(60 (6 \times 10^1)\text{ s}\) à l'\(1\text{ min}\)intérieur et\(6 \times 10^1 \text{ min}\) à l'intérieur\(1\text{ h}\).
    • Multipliez-les ensemble et vous constaterez qu'il y en\(3.6 \times 10^3\text{ s/h}\) a.
    • Ainsi, la lumière couvre\(3 \times 10^5\text{ km/s } \times 3.6 \times 103\text{ s/h } = 1.08 \times 109 \text{ km/h}\).
    • Il y en a 24 ou\(2.4 \times 10^1 \text{ h}\) en un jour, et\(365.25 (3.65 \times 10^2)\text{ days}\) en\(1\text{ y}\).
    • Le produit de ces deux nombres est\(8.77 \times 10^3\text{ h/y}\).
    • En multipliant cela par des\(1.08 \times 10^9\text{ km/h}\) dons\(9.46 \times 10^{12}\text{ km/light-year}\).

    Cela représente près de 10 000 000 000 000 km que la lumière parcourt en un an. Pour vous aider à imaginer la longueur de cette distance, mentionnons qu'une ficelle d'une année-lumière pourrait faire 236 millions de fois le tour de la Terre.