Les distances cosmiques sont difficiles à mesurer en mètres et en kilomètres ordinaires, c'est pourquoi les astronomes utilisent d'autres unités physiques dans leur travail. L’une d’elles s’appelle une année-lumière.
De nombreux fans de fantasy connaissent très bien ce concept, car il apparaît souvent dans les films et les livres. Mais tout le monde ne sait pas ce qu'est une année-lumière, et certains pensent même qu'elle s'apparente au calcul annuel habituel du temps.
Qu'est-ce qu'une année-lumière ?
En réalité, une année-lumière n’est pas une unité de temps, comme on pourrait le supposer, mais une unité de longueur utilisée en astronomie. Il s’agit de la distance parcourue par la lumière en un an.
Il est généralement utilisé dans les manuels d'astronomie ou dans la science-fiction populaire pour déterminer les longueurs au sein du système solaire. Pour des calculs mathématiques plus précis ou pour mesurer des distances dans l'Univers, une autre unité est prise comme base - .
L'apparition de l'année-lumière en astronomie est associée au développement des sciences stellaires et à la nécessité d'utiliser des paramètres comparables à l'échelle de l'espace. Le concept a été introduit plusieurs années après la première mesure réussie de la distance entre le Soleil et l'étoile 61 Cygni en 1838. 
Initialement, une année-lumière était la distance parcourue par la lumière au cours d'une année tropicale, c'est-à-dire sur une période de temps égale au cycle complet des saisons. Cependant, depuis 1984, l'année julienne (365,25 jours) a commencé à être utilisée comme base, ce qui a permis aux mesures de devenir plus précises.
Comment est déterminée la vitesse de la lumière ?
Pour calculer une année-lumière, les chercheurs devaient d’abord déterminer la vitesse de la lumière. Les astronomes croyaient autrefois que la propagation des rayons dans l’espace était instantanée, mais au XVIIe siècle, cette conclusion a commencé à être remise en question.
Les premières tentatives de calcul ont été faites par Galileo Gallilei, qui a décidé de calculer le temps qu'il faut à la lumière pour parcourir 8 km. Ses recherches n’ont pas abouti. James Bradley a réussi à calculer la valeur approximative en 1728, qui a déterminé la vitesse à 301 000 km/s.
Quelle est la vitesse de la lumière ?
Malgré le fait que Bradley ait effectué des calculs assez précis, ils n'ont pu déterminer la vitesse exacte qu'au 20e siècle, en utilisant les technologies laser modernes. Des équipements avancés ont permis d'effectuer des calculs corrigés de l'indice de réfraction des rayons, ce qui a donné à cette valeur une valeur de 299 792,458 kilomètres par seconde. 
Les astronomes fonctionnent encore aujourd’hui avec ces chiffres. Par la suite, des calculs simples ont permis de déterminer avec précision le temps nécessaire aux rayons pour parcourir l'orbite du globe sans l'influence des champs gravitationnels sur eux.
Bien que la vitesse de la lumière ne soit pas comparable aux distances terrestres, son utilisation dans les calculs s'explique par le fait que les gens sont habitués à penser en catégories « terrestres ».
À quoi équivaut une année-lumière ?
Si l’on tient compte du fait qu’une seconde-lumière équivaut à 299 792 458 mètres, il est facile de calculer que la lumière parcourt 17 987 547 480 mètres en une minute. En règle générale, les astrophysiciens utilisent ces données pour mesurer les distances à l’intérieur des systèmes planétaires.
Pour étudier les corps célestes à l'échelle de l'Univers, il est bien plus pratique de prendre comme base une année-lumière, qui équivaut à 9,460 billions de kilomètres ou 0,306 parsecs. L'observation des corps cosmiques est le seul cas où une personne peut voir le passé de ses propres yeux.
Il faut plusieurs années pour que la lumière émise par une étoile lointaine atteigne la Terre. Pour cette raison, lorsque vous observez des objets cosmiques, vous ne les voyez pas tels qu’ils sont actuellement, mais tels qu’ils étaient au moment de l’émission de lumière.
Exemples de distances en années-lumière
Grâce à la capacité de calculer la vitesse de déplacement des rayons, les astronomes ont pu calculer la distance en années-lumière jusqu'à de nombreux corps célestes. Ainsi, la distance entre notre planète et la Lune est de 1,3 seconde-lumière, à Proxima Centauri - 4,2 années-lumière, à la nébuleuse d'Andromède - 2,5 millions d'années-lumière. 
La distance entre le Soleil et le centre de notre galaxie prend environ 26 000 années-lumière, et entre le Soleil et la planète Pluton - 5 heures-lumière.
Le 22 février 2017, la NASA a signalé la découverte de 7 exoplanètes autour de l’étoile unique TRAPPIST-1. Trois d’entre eux se situent dans la plage de distances de l’étoile dans laquelle la planète peut avoir de l’eau liquide, et l’eau est une condition essentielle à la vie. Il est également rapporté que ce système stellaire est situé à une distance de 40 années-lumière de la Terre.
Ce message a fait beaucoup de bruit dans les médias ; certains pensaient même que l'humanité était sur le point de construire de nouvelles colonies à proximité d'une nouvelle étoile, mais ce n'est pas le cas. Mais 40 années-lumière, c'est beaucoup, c'est BEAUCOUP, c'est trop de kilomètres, c'est-à-dire c'est une distance monstrueusement colossale !
D'après un cours de physique, la troisième vitesse de fuite est connue - c'est la vitesse qu'un corps doit avoir à la surface de la Terre pour sortir du système solaire. La valeur de cette vitesse est de 16,65 km/sec. Les engins spatiaux orbitaux conventionnels décollent à une vitesse de 7,9 km/s et tournent autour de la Terre. En principe, une vitesse de 16 à 20 km/sec est tout à fait accessible aux technologies terrestres modernes, mais pas plus !
L’humanité n’a pas encore appris à accélérer les vaisseaux spatiaux à une vitesse supérieure à 20 km/s.
Calculons combien d'années il faudra à un vaisseau volant à une vitesse de 20 km/sec pour parcourir 40 années-lumière et atteindre l'étoile TRAPPIST-1.
Une année-lumière est la distance parcourue par un faisceau de lumière dans le vide, et la vitesse de la lumière est d'environ 300 000 km/s.
Un vaisseau spatial fabriqué par l'homme vole à une vitesse de 20 km/sec, soit 15 000 fois plus lente que la vitesse de la lumière. Un tel navire parcourra 40 années-lumière en un temps égal à 40*15 000=600 000 ans !
Un vaisseau terrestre (au niveau technologique actuel) atteindra l'étoile TRAPPIST-1 dans environ 600 000 ans ! L'Homo sapiens n'existe sur Terre (selon les scientifiques) que depuis 35 à 40 000 ans, mais ici, cela fait jusqu'à 600 000 ans !
Dans un futur proche, la technologie ne permettra pas aux humains d’atteindre l’étoile TRAPPIST-1. On estime que même des moteurs prometteurs (voiles ioniques, photons, cosmiques, etc.), qui n'existent pas dans la réalité terrestre, sont capables d'accélérer le vaisseau jusqu'à une vitesse de 10 000 km/s, ce qui signifie que le temps de vol jusqu'au TRAPPIST -1 système sera réduit à 120 ans. C'est déjà une période plus ou moins acceptable pour le vol en animation suspendue ou pour plusieurs générations d'immigrés, mais aujourd'hui tous ces moteurs sont fantastiques.
Même les étoiles les plus proches sont encore trop loin des gens, trop loin, sans parler des étoiles de notre Galaxie ou d'autres galaxies.
Le diamètre de notre galaxie, la Voie lactée, est d'environ 100 000 années-lumière, c'est-à-dire que le voyage d'un bout à l'autre d'un vaisseau terrestre moderne sera de 1,5 milliard d'années ! La science suggère que notre Terre a 4,5 milliards d’années et que la vie multicellulaire a environ 2 milliards d’années. La distance jusqu'à la galaxie la plus proche de nous - la nébuleuse d'Andromède - à 2,5 millions d'années-lumière de la Terre - quelles distances monstrueuses !
Comme vous pouvez le constater, parmi tous les êtres vivants, personne ne mettra jamais le pied sur la terre d’une planète proche d’une autre étoile.
C’est cette définition qui est recommandée dans la littérature scientifique populaire. Dans la littérature professionnelle, les parsecs et les multiples d'unités (kilo et mégaparsecs) sont généralement utilisés à la place des années-lumière pour exprimer de grandes distances.
Auparavant (avant 1984), une année-lumière était la distance parcourue par la lumière au cours d'une année tropicale, attribuée à l'époque 1900.0. La nouvelle définition diffère de l'ancienne d'environ 0,002 %. Étant donné que cette unité de distance n'est pas utilisée pour les mesures de haute précision, il n'y a aucune différence pratique entre l'ancienne et la nouvelle définition.
Valeurs numériques
Une année lumière équivaut à :
- 9 460 730 472 580 800 mètres (environ 9,5 pétamètres)
Unités associées
Les unités suivantes sont utilisées assez rarement, généralement uniquement dans les publications populaires :
- 1 seconde lumière = 299 792,458 km (exact)
- 1 minute-lumière ≈ 18 millions de km
- 1 heure-lumière ≈ 1079 millions de km
- 1 jour-lumière ≈ 26 milliards de km
- 1 semaine-lumière ≈ 181 milliards de km
- 1 mois-lumière ≈ 790 milliards de km
Distance en années-lumière
L’année lumière est pratique pour représenter qualitativement les échelles de distance en astronomie.
| Échelle | Valeur (St. années) | Description |
|---|---|---|
| Secondes | 4 10 −8 | La distance moyenne jusqu'à la Lune est d'environ 380 000 km. Cela signifie qu’un faisceau de lumière émis depuis la surface de la Terre mettra environ 1,3 seconde pour atteindre la surface de la Lune. |
| minutes | 1,6·10−5 | Une unité astronomique équivaut à environ 150 millions de kilomètres. Ainsi, la lumière se déplace du Soleil à la Terre en 500 secondes environ (8 minutes 20 secondes). |
| Montre | 0,0006 | La distance moyenne du Soleil à Pluton est d’environ 5 heures-lumière. |
| 0,0016 | Les appareils des séries Pioneer et Voyager volant au-delà du système solaire, environ 30 ans après leur lancement, se sont déplacés à une distance d'environ une centaine d'unités astronomiques du Soleil, et leur temps de réponse aux demandes de la Terre est d'environ 14 heures. | |
| Année | 1,6 | Le bord intérieur de l’hypothétique nuage d’Oort est situé à 50 000 UA. e. du Soleil, et celui extérieur - 100 000 a. e. Il faudra environ un an et demi à la lumière pour parcourir la distance entre le Soleil et le bord extérieur du nuage. |
| 2,0 | Le rayon maximum de la région d’influence gravitationnelle du Soleil (« Hill Spheres ») est d’environ 125 000 UA. e. | |
| 4,22 | L'étoile la plus proche de nous (sans compter le Soleil), Proxima Centauri, est située à une distance de 4,22 années-lumière. de l'année . | |
| Millénaire | 26 000 | Le centre de notre Galaxie se trouve à environ 26 000 années-lumière du Soleil. |
| 100 000 | Le diamètre du disque de notre Galaxie est de 100 000 années-lumière. | |
| Des millions d'années | 2,5 10 6 | La galaxie spirale la plus proche de nous, M31, la célèbre galaxie d'Andromède, se trouve à 2,5 millions d'années-lumière. |
| 3.14 10 6 | La galaxie du Triangle (M33) est située à 3,14 millions d'années-lumière et est l'objet stationnaire le plus éloigné visible à l'œil nu. | |
| 5,9 10 7 | L'amas de galaxies le plus proche, l'amas de la Vierge, se trouve à 59 millions d'années-lumière. | |
| 1,5 10 8 - 2,5 10 8 | L’anomalie gravitationnelle du « Grand Attracteur » est située à une distance de 150 à 250 millions d’années-lumière de nous. | |
| Des milliards d'années | 1.2 10 9 | La Grande Muraille de Sloan est l'une des plus grandes formations de l'Univers, ses dimensions sont d'environ 350 Mpc. Il faudra environ un milliard d’années pour que la lumière voyage d’un bout à l’autre. |
| 1,4 10 10 | La taille de la région causalement connectée de l’Univers. Elle est calculée à partir de l'âge de l'Univers et de la vitesse maximale de transmission de l'information - la vitesse de la lumière. | |
| 4,57 10 10 | La distance qui l'accompagne entre la Terre et le bord de l'Univers observable dans n'importe quelle direction ; rayon d'accompagnement de l'Univers observable (dans le cadre du modèle cosmologique standard Lambda-CDM). |
Échelles de distance galactique
- Une unité astronomique avec une bonne précision est égale à 500 secondes-lumière, c'est-à-dire que la lumière du Soleil atteint la Terre en 500 secondes environ.
voir également
Liens
- Organisation internationale de normalisation. 9.2 Unités de mesure
Remarques
Fondation Wikimédia. 2010.
Voyez ce qu'est « Année-lumière » dans d'autres dictionnaires :
Unité de longueur extra-système utilisée en astronomie ; 1 S.g est égal à la distance parcourue par la lumière en 1 an. 1 S. g. = 0,3068 parsec = 9,4605 1015 m. Dictionnaire encyclopédique physique. M. : Encyclopédie soviétique. Rédacteur en chef A. M. Prokhorov... ... Encyclopédie physique
ANNÉE LUMIÈRE, unité de distance astronomique égale à la distance parcourue par la lumière dans l'espace ou dans le VIDE au cours d'une année tropicale. Une année-lumière équivaut à 9,46071012 km... Dictionnaire encyclopédique scientifique et technique
L'ANNÉE LUMIÈRE, unité de longueur utilisée en astronomie : le chemin parcouru par la lumière en 1 an, soit 9.466?1012km. La distance jusqu'à l'étoile la plus proche (Proxima Centauri) est d'environ 4,3 années-lumière. Les étoiles les plus éloignées de la Galaxie sont situées sur... ... Encyclopédie moderne
Unité de distances interstellaires ; le chemin que parcourt la lumière en un an, soit 9,46 km... Grand dictionnaire encyclopédique
Année-lumière- L'ANNÉE LUMIÈRE, unité de longueur utilisée en astronomie : le chemin parcouru par la lumière en 1 an, soit 9.466´1012km. La distance jusqu'à l'étoile la plus proche (Proxima Centauri) est d'environ 4,3 années-lumière. Les étoiles les plus éloignées de la Galaxie sont situées sur... ... Dictionnaire encyclopédique illustré
Unité de longueur extra-système utilisée en astronomie. 1 année-lumière est la distance parcourue par la lumière en 1 an. 1 année-lumière équivaut à 9,4605E+12 km = 0,307 pc... Dictionnaire astronomique
Unité de distances interstellaires ; le chemin que parcourt la lumière en un an, soit 9,46·1012 km. * * * ANNÉE LUMIÈRE ANNÉE LUMIÈRE, une unité de distances interstellaires ; le chemin que parcourt la lumière en un an, soit 9,46×1012 km... Dictionnaire encyclopédique
Année-lumière- une unité de distance égale au chemin parcouru par la lumière en un an. Une année-lumière équivaut à 0,3 parsecs... Concepts des sciences naturelles modernes. Glossaire des termes de base
