Chapitre IV – L’Univers

L'origine connue de notre Univers se situe il y a 13,7 milliards d'années. A cet instant, une explosion gigantesque (le Big Bang) se produit.

I – Description de l’univers

1) Le système solaire

Le système solaire est un système planétaire composé d'un ensemble d'objets célestes (planètes et leurs satellites, comètes, astéroïdes) qui gravitent autour d'une étoile, le Soleil.

Le Soleil représente à lui seul plus de 99% de la masse totale du système solaire.

Depuis le Soleil, on trouve :

• les planètes telluriques à surface rocheuse (Mercure, Vénus, la Terre et Mars),
• une ceinture d’astéroïdes
• les planètes géantes gazeuses (Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune)
• La ceinture de Kuiper

Elles dessinent des trajectoires pratiquement circulaires autour du Soleil.

Excepté les planètes les plus proches du Soleil (Mercure et Vénus), toutes les planètes ont des satellites naturels.
La Lune est l'unique satellite naturel de la Terre.

2) Au delà du Système Solaire

Le Soleil n’est qu’une étoile parmi des milliards d’autres.

• Les galaxies

Les étoiles s'organisent d'abord en galaxies, des structures qui s'étendent sur environ 100.000 années-lumière. Il y aurait entre 100 et 200 milliards de galaxies dans l'univers tel que nous le connaissons. Celle dont fait partie le Système solaire a été baptisée la Voie lactée et regroupe quelque 100 milliards d'étoiles. La Voie lactée est une galaxie spirale, mais les galaxies peuvent aussi prendre une forme elliptique ou même irrégulière.

• Les amas de galaxies

Les galaxies se regroupent au sein d'amas. Les galaxies peuvent se lier entre elles par leur force de gravitation et former des amas de galaxies d'une dizaine de millions d'années-lumière. Celui auquel appartient la Voie lactée est appelé « le Groupe local ». Parmi la trentaine de galaxies qu'il abrite, on trouve notamment la fameuse galaxie d'Andromède. L'univers compterait environ 25 milliards d'amas de galaxies.

• Les superamas de galaxies

Les amas se regroupent au sein de superamas, des structures gigantesques, de l'ordre de 150 millions d'années-lumière et composées de plusieurs dizaines d'amas chacune. Le Groupe Local appartient au superamas de la Vierge. Dans l'univers visible, il y aurait quelque 10 millions de superamas.

• Les superamas s'organisent enfin en filaments, comme un réseau tridimensionnel en toile d’araignée.

Entre les superamas, il existe donc d'immenses zones de vide (l'univers est dit « lacunaire »), des zones qui atteindraient, pour certaines, les centaines de millions d'années-lumière. Selon les astronomes, ces zones de vide représenteraient quelque 90 % du volume total de l'univers.

Conclusion :

L'univers est constitué de milliards d’étoiles et de nombreux autres objets célestes tels les planètes, les comètes, les astéroïdes, etc. Tous ces corps se structurent en galaxies, amas et superamas. Cependant, à grande échelle, la structure de l'univers est dite « lacunaire » car celui-ci est en majorité constitué de vide.

 

II – Les unités de distance en astronomie

Quelques distances dans le système solaire et la Voie Lactée :

• distance Terre-Lune = 384 400 km (distance moyenne)
• distance Terre-Soleil = 150 000 000 km
• distance Soleil-Neptune = 4,498 milliards km = 4 498 000 000 km.
• distance Soleil-Proxima du centaure (étoile la plus proche du Soleil) = 39 900 000 000 000 km = 3,99 x 10¹⁶ m

Les distances dans l'Univers étant gigantesques et il a donc été nécessaire de créer des unités de distance adaptées.

Unité Astronomique :

Pour mesurer des distances dans le système solaire, on utilise l'Unité Astronomique.

1 Unité Astronomique (ua) correspond à la distance séparant la Terre du Soleil soit environ 150 000 000 km.

Précisément 1 ua = 149 597 870 700 m = 1,5 x 10⁸ km = 1,5 x 10¹¹m

Exemples :

• distance Terre-Soleil = 1 ua
• distance Soleil-Neptune = 4 498 000 000 000 m / 149 597 870 700 m = 30 ua

L'année-lumière :

Pour mesurer les distances entre les étoiles, galaxies ou amas de galaxies on utilise l'année-lumière.

L'année-lumière est la distance parcourue par la lumière en 1 année dans le vide.

Sachant que la vitesse de la lumière ou célérité de la lumière dans le vide est de 300 000 km/s = 3 x 10⁸ m/s et qu'une année représente 365,25 jours, alors :

1 al = 365,25 (jours) x 24 (h) x 3600 (s) x 3 x 10⁸ (m/s) = 9,467 x 10¹⁵ m = 9.467 x 10¹² km.

Exemple :

• Distance Soleil-Proxima du centaure = 3,99 x 10¹⁶ m / 9,467 x 10¹⁵ m = 4,21 al

Cette distance signifie que si on pouvait se déplacer à la vitesse de la lumière, il faudrait 4,21 ans pour atteindre l'étoile la plus proche du Soleil.

De même, comme la lumière provenant de cette étoile met 4,21 ans à nous parvenir, lorsqu’on l’observe depuis la Terre, on la voit telle qu’elle était il y a 4,21 années.

C’est pour cela que l’on dit : "Voir loin, c'est voir dans le passé"

• L'Univers s'étend sur 13,7 milliards d'années-lumière soit :

Dimension Univers = 13,7 x 10⁹ x 9,467 x 10¹⁵ ≈ 1,3 x 10²⁶ m !!!

On remarque que l'homme fait la liaison entre l'infiniment petit et l'infiniment grand.