[Question Annexe] : C'est quoi les différentes unités de distance en astrophysique ?

Bonjour !

Si tu es ici, c'est que tu voudrais avoir une vue un peu plus claire des différentes unités de distance qu'on utilise en astrophysique. 

Avant toute chose, voici une superbe animation (en Flash, donc à activer) sur les différentes échelles de distance dans l'univers : http://htwins.net/scale2/

Les unités de distance qu'on utilise habituellement, sur Terre, sont basées sur le mètre. Sur Terre, on n'a rarement besoin de plus que quelques dizaines de milliers de km. Au-delà de ça, on passe rapidement sur des distances plus grande.

D'abord, on a la Lune, qui est à 400 000 km de la Terre à peu près. Après, dans l'ordre de distance avec la Terre, on aurait en gros Mars, Vénus et Mercure. Mais c'est surtout la distance Terre-Soleil qui nous intéresse.

La distance entre la Terre et le Soleil, c'est environ 150 millions de km. Comme les Humains aiment bien se prendre comme référence, cette distance Terre-Soleil a été prise comme étalon de référence pour discuter des objets dans le système solaire : on l'appelle l'Unité Astronomique (UA). Ainsi, on a la définition : 1 UA = 150 millions de km.

Grâce à l'UA, on peut parler des distances dans le système solaire. Par exemple, Mercure est à 0.4 UA du Soleil, Vénus est à 0.8 UA, Mars à 1.5 UA, Jupiter à 5.2 UA, Saturne à 9.5 UA, Uranus à 19.6 UA et Neptune à 30 UA. Pluton est quant à elle à 39.5 UA. C'est quand même beaucoup plus simple que de parler de distances en milliards de km !!

Nous quittons le système solaire au-delà de quelques centaines d'UA du Soleil. On est alors dans une sorte de zone tampon entre le système solaire et ce qui est en dehors. C'est une zone qui abrite plein de comètes, un vrai réservoir ! On l'appelle le nuage d'Oort. On pense qu'il s'étend jusqu'à environ 100 000 UA du Soleil.

Comme on recommence à ce stade à avoir de grands nombres, et que la comparaison avec la distance Terre-Soleil ne veut plus dire grand chose, on définit une nouvelle unité de distance. Pour cette nouvelle unité de distance, il y a deux méthodes possibles.

La première, c'est de regarder la distance que parcourt la lumière en une année. On sait que la lumière a une vitesse dans le vide d'environ 300 000 km/s. On sait que dans une année on a 365.25 jours, faits chacun de 24h qui ont chacune 3 600s. Si on fait le calcul, on trouve que la lumière parcourt environ 9 461 milliards de km, ou 63 241 UA. On définit ainsi une année-lumière (ly) :

1 ly = 9 461 milliards de km = 63 241 UA

Cependant, cette année-lumière est une unité de distance qui parle bien au "grand public", mais qui n'est pas très intéressante scientifiquement parlant. En astrophysique, on utilisera plutôt la deuxième méthode.

Cette seconde méthode permet de définir une unité de distance de manière plus complexe. Tout d'abord, elle se base sur une unité de mesure d'angle qui est la seconde d'arc. En gros, comme il faut 3600 secondes pour faire une heure de durée, il faut 3600 secondes d'arc pour faire 1°. A partir de cela, si on trace un cercle en faisant en sorte qu'un angle au centre de 1 seconde d'arc intercepte un arc sur ce cercle qui soit de longueur 1 UA, alors le rayon de ce cercle mesure 1 parsec.

1 parsec, c'est le rayon d'un cercle tel qu'un arc de longueur 1 UA sur ce cercle ait un angle au centre d'une second d'arc

Si on fait le calcul, on trouve qu'un parsec mesure environ 31 000 milliards de km, ou 206 265 UA, ou encore 3.2 ly.

1 pc = 31 000 milliards de km = 206 265 UA = 3.2 ly

C'est à partir de ce parsec qu'on calcule toutes les distances dans l'univers, dès lors qu'on sort du système solaire.

Ainsi, l'étoile la plus proche du Soleil, Alpha Centauri (Centauri car elle est dans la constellation du Centaure, et Alpha parce que c'est la plus brillante dans cette constellation, vue du sol terrestre) est à 1.3 pc du Soleil.

Notre Galaxie, la Voie Lactée, a un diamètre d'environ 31 kpc (c'est-à-dire 31 000 pc, puisque le préfixe k- pour kilo- veut dire "un millier de ...").

Notre Galaxie se trouve dans un groupe de galaxies, qu'on appelle le Groupe Local, dont le diamètre est environ 3 Mpc (donc 3 millions de parsecs, puisque M- pour Mega- veut dire "un million de ...").

Enfin, la taille de notre univers observable, c'est-à-dire la distance la plus lointaine que nous pourrions observer depuis la Terre, est à environ 28.5 Gpc (c'est-à-dire 28.5 milliards de parsecs, puisque G- pour Giga- veut dire "un milliard de ...").

En résumé, en astrophysique, on utilise principalement 3 unités de distance :

- l'unité astronomique (UA) : 1 UA = 150 millions de km environ

- l'année-lumière (ly) : 1 ly = 9 461 milliards de km = 63 241 UA

- le parsec (pc) : 1 pc = 31 000 milliards de km = 206 265 UA = 3.2 ly