Tailles et distances dans l'Univers



Il est très difficile d'arriver à se représenter véritablement les distances dans l'Univers. Les chiffres deviennent en effet vite "astronomiques", ne parlent plus, et l'on perd alors tout repère.
C'est pourquoi il est intéressant de ramener ces valeurs à des valeurs plus compréhensibles pour notre pauvre petit cerveau, en essayant d'utiliser des échelles humaines.

Le Système Solaire
L'Univers
L'infiniment petit


  • Les distances dans le Système Solaire



    PlanèteDistance au Soleil
    (en millions de km)(en UA)*(en vitesse lumière)**
    Mercure 58 0.4 3 min 12 s
    Vénus 108 0.7 6 min
    Terre 150 1 8 min 20 s
    Mars 228 1.5 12 min 40 s
    (Ceinture astéroides)420 2.8 22 min
    Jupiter 778 5.2 43 min
    Saturne 1400 9.5 79 min
    Uranus 2870 19 2 h 07 min
    Neptune 4500 30 4 h 02 min
    Pluton 5900 40 5 h 30 min
    (Ceinture de Kuiper) 30-100
    (Nuage d'Oort) 40000
    (Proxima du Centaure) 2500004 ans
    * 1 UA = 1 unité astronomique = distance Terre-Soleil ~ 150 millions de km.
    ** La lumière parcourt 300000 km/s.


    Bien ! Mais passons pluôt à des chiffres plus parlant : Prenons une bonne voiture (bien confortable de préference) et parcourons le Système Solaire, disons à la vitesse constante de 100 km/h. En partant du Soleil, voici les temps de voyage nécessaires : 

    Mercure                    66 ans
Vénus                     123 ans
Terre                     171 ans
Mars                      260 ans
Ceinture d'astéroides     480 ans
Jupiter                   890 ans
Saturne                  1600 ans
Uranus                   3250 ans
Neptune                  5100 ans
Pluton                   6800 ans


    Ajoutons à cette liste que dans les mêmes conditions, un voyage autour de la Terre suivant l'équateur prendrait "seulement" 15 jours, et que le trajet Terre-Lune durerait 5 mois. Quant au Soleil, il faudrait patienter 9.5 mois pour aller de son centre jusqu'à la surface.


    Passons maintenant aux tailles respectives des corps du Système Solaire :

    Rayon
    (en km) (échelle ~1/6 000)
    Soleil 696000 109
    Mercure 2440 0.38
    Vénus 6050 0.95
    Terre 6380 1.
    Lune 1740 0.27
    Mars 3400 0.53
    Jupiter 69200 11.2
    Saturne 57300 9.5
    Uranus 25300 4.
    Neptune 24500 3.8
    Pluton 1120 0.18






  • Un p'tit tour dans l'Univers


    Changeons encore d'échelle : décidons courageusement que 100 000 années-lumière (1 al = 9.5 10^15 m) soient réduites à 1 mètre, soit un facteur de réduction de 1/1,000,000,000,000,000,000,000 ième, ou mille milliardièmes de milliardième ...

    A cette échelle, notre Galaxie, la Voie Lactée fait tout juste 1 m de diamètre. Le Soleil est situé à quelque chose comme 25 - 30 cm du centre galactique. Sa plus proche voisine, Proxima du Centaure (4 al) est à 0.04 mm de lui, et la distance Terre - Soleil est réduite à 1.5 A (1 A = 1 angstrom = 10^-10 m), soit environ la taille d'un atome.

    La galaxie d'Andromède (à 2.5 millions d'al), notre plus proche spirale de voisine, se trouve désormais à 25 m. La Voie Lactée possède 2 galaxies satellites, les Nuages de Magellan, 2 petites galaxies irrégulières, à environ 2 m. Le petit groupe de galaxies auquel nous appartenons, le Groupe Local (renfermant une trentaine de galaxies, dont les 2 principales sont notre Voie Lactée et la galaxie d'Andromède), tient dans une sphère de 40 - 50 mètres de diamètre.

    Nous pouvons ensuite poursuivre jusqu'à l'amas Virgo (~60 Mal), un grand amas de galaxies situé à 600 m, puis plonger littéralement dans le cosmos lointain, avec 3C273, un des plus proches quasars (2 Gal), à 20 km. Et bien que cela n'ait pas de sens physique de parler de "distance" en cosmologie, on peut fixer l'horizon cosmologique (pseudo frontière de l'Univers visible, ~15 Gal) à 150 km.


  • L'infiniment petit


    Plongeons maintenant dans l'infiniment petit. Il va falloir s'armer de gros facteur de multiplication !

    Pour commencer, fixons la taille du noyau atomique (protons, neutrons) à 1 m. Les composants élémentaires (quarks) sont alors de toutes petites billes de 1 mm (attention toutefois, la mécanique quantique nous enseigne qu'il n'est plus tout à fait exact de considérer les constituants de la matière comme des objets solides au sens où nous l'entendons macroscopiquement).

    Il faut maintenant imaginer que autour de notre noyau, orbitent sauvagement des électrons dans une sphère de 10 km de diamètre !!! Voilà donc ce que c'est un atome : du vide ! une grosse boule de vide de 10 km avec quelques électrons tournant autour d'un noyau de 1 m.

    Enfin, ces atomes servent de briques aux molécules et cellules, et nous passons de manière inimaginable à la taille de continents, puisque à l'échelle de notre système, les cellules atteignent des tailles de 10 000 km ...





    S. Muller - Mars 2001


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