Dans le monde merveilleux du web ARTEMIS, vous pouvez trouver des chiffres astronomiques dans certaines pages et des quantités microscopiques dans d’autres pages… parfois même les deux sur la même page. Pour vous aider, nous allons vous présenter ces unités de longueur de manière illustrée afin qu’elles deviennent plus compréhensibles. Nanomètres ? Mégaparsecs ? Voici quelques points de repère pour vous guider parmi les différentes unités de longueur, qu’elles soient conventionnelles, astronomiques ou microscopiques.
Les unités de longueur conventionnelles et pratiques
La définition actuelle du mètre est basée sur la vitesse de la lumière dans le vide : en une seconde, la lumière parcourt exactement 299 792 458 mètres.
Il est intéressant de noter que l’histoire du mètre est intimement liée à celle de la seconde depuis longtemps. En effet, dès 1675, la longueur du mètre était définie comme étant celle du pendule dont la demi-période est d’une seconde.
Les schémas ci-dessous illustrent les différentes unités de longueur. Les flèches noires représentent les unités conventionnelles que nous devrions utiliser, tandis que les unités pratiques, en rouge, sont adaptées à certaines situations spécifiques. Les repères en bleu nous aident à avoir une idée des ordres de grandeur (ou de petitesse !). Par exemple, 1 pétamètre (10^15 mètres, soit 1000 milliards de kilomètres) est 200 fois plus grand que l’orbite de Pluton, mais il reste néanmoins très petit comparé à la distance jusqu’à l’étoile la plus proche.
En allant vers les plus petites dimensions, voici quelques exemples :
- Le millimètre (mm, 10^-3 mètres) : Il est difficile de manipuler un objet plus petit que 1 mm avec nos doigts.
- Le micromètre ou micron (µm, 10^-6 mètres) : L’épaisseur des bulles de savon lorsque celles-ci reflètent de belles couleurs est de quelques microns.
- Le nanomètre (nm, 10^-9 mètres) : C’est la taille d’une petite molécule, comme la molécule d’octane.
- Le picomètre (pm, 10^-12 mètres) : Une dizaine de picomètres correspond à l’amplitude de vibration typique du tympan de l’oreille humaine pour un son à la limite de l’audibilité. C’est beaucoup plus petit que la taille de l’atome d’hydrogène, bien que ce soit le plus petit des atomes !
- Le femtomètre (fm, 10^-15 mètres) : Cette échelle de taille est utilisée pour les noyaux atomiques. On l’appelle aussi “1 fermi”, en référence au physicien italien.
En allant vers les grandes longueurs, voici quelques exemples :
- Le kilomètre (km, 10^3 mètres) : À partir de quelques kilomètres, nous hésitons à parcourir la distance à pied…
- Le mille (10^3 kilomètres, on devrait écrire Mm, mais l’usage est de dire 1000 km plutôt que 1 mégamètre…) : C’est la dimension d’un pays comme la France. Le diamètre de la Terre est d’environ 13 000 kilomètres.
- Le million de kilomètres (10^6 kilomètres, on devrait écrire Gm, pour gigamètre) : C’est approximativement la distance aller-retour entre la Terre et la Lune.
- Le milliard de kilomètres (10^9 kilomètres, on devrait écrire Tm, pour téramètre) : C’est typiquement la distance entre le Soleil et Jupiter, ou encore la distance que la Terre parcourt en une année sur son orbite autour du Soleil.
En astronomie, des unités spécifiques ont été introduites afin d’éviter de manipuler des nombres toujours plus grands.
- L’unité astronomique (UA) est définie comme étant la distance moyenne entre la Terre et le Soleil : 0,15 milliard de kilomètres. Elle est utile pour exprimer les distances à l’intérieur du système solaire. Attention, “ua” (en minuscules) désigne également l’unité atomique, qui représente l’échelle naturelle des distances pour les atomes, les molécules et les arrangements cristallins. L’unité atomique a une valeur de 53 picomètres, il y a donc peu de risques de confusion avec une unité astronomique, qui est 3000 milliards de milliards de fois plus grande !
- L’année-lumière (AL) est la distance parcourue par la lumière en une année. Pour donner une idée de comparaison, 1 UA équivaut à peine à 8 minutes-lumière…
- Le parsec (pc) est défini comme étant la distance à partir de laquelle un observateur verrait la trajectoire de la Terre autour du Soleil avec une ouverture angulaire d’une demi-seconde d’arc. Ainsi, 1 parsec vaut environ 200 000 unités astronomiques, ou encore 3,26 années-lumière. La distance moyenne entre les galaxies est généralement d’un mégaparsec (1 Mpc).
Selon les cas, on privilégiera l’utilisation du parsec ou de l’année-lumière, non pas parce que leur valeur est différente, mais parce qu’ils évoquent des situations physiques différentes (la propagation de la lumière dans un cas, la parallaxe de l’orbite terrestre dans l’autre), ce qui génère différentes échelles naturelles de distance. Une situation analogue se produit en physique atomique, où coexistent deux unités, également proches, l’Angström Å (100 pm) et l’unité atomique (53 pm).
Maintenant, vous pouvez naviguer sur le web ARTEMIS en ayant une meilleure compréhension des différentes unités de longueur. Amusez-vous bien !
Disclaimer: This article was adapted and translated from the original source.
