Mathématiques
La matière dans l’univers
Les atomes, bien qu’incroyablement petits et invisibles à l’oeil nu sont partout dans l’univers. Sous l’effet de la gravitation (principe d’attirance réciproque entre objets dotés d’une masse), ils se rassemblent pour former jusqu’à des corps célestes dont la grandeur défie autant l’imagination que la petitesse des atomes.
Pour autant les atomes sont les mêmes d’un bout à l’autre de l’univers et ils ont exactement les mêmes propriétés.
Notre planète, la Terre
Le périmètre de la Terre est d’environ 40 000 km. Un bon marcheur (5km/h) mettrait “seulement” 1000 jours pour en faire le tour en ligne droite à raison de 8 heures de marche chaque jour ! Nous ne vivons que sur une mince couche externe appelée la croûte terrestre.
Nous sentons notre poids et savons différencier le haut du bas du fait de la pesanteur qui résulte de l’attraction gravitationnelle que la Terre exerce sur tout object se situant à sa surface ou à sa proximité. C’est la masse combinée des atomes de la Terre qui détermine sa propre masse : 5,972 × 1024 kg !
L’espace proche : l’orbite terrestre et la Lune
Depuis Spoutnik en 1957, l’Homme n’a cessé d’envoyer des objets puis des êtres vivants dans l’espace proche de la Terre (à partir de 100km).
Une orbite correspond à une trajectoire de chute permanente où la vitesse de l’objet en orbite compense l’attraction de la terre.
La Lune est en orbite autour de la Terre à une distance moyenne de 385000 km environ. Notre bon marcheur mettrait cette fois-ci plus de 26 ans pour aller à pied de la Terre à la Lune !
Le système solaire
La Terre fait partie des 8 planètes en orbite autour de notre étoile, le Soleil. Celui-ci s’est formé il y 4,7 milliards d’années à partir de nuages de matière, principalement d’hydrogène, qui se sont progressivement condensés. Sous l’effet de la gravitation, la fusion de l’hydrogène en hélium a commencé et l’étoile a commencé à briller. Les atomes plus “lourds” (oxygène, carbone, fer…) ont formé les planètes telluriques. Les plus grosses planètes sont les géantes gazeuses. Beaucoup de matière existe également en dehors des planètes : astéroïdes, comètes…
Pour mieux se rendre compte des distances : https://www.planete-astronomie.eu/systeme-solaire-a-l-echelle.html
La Terre orbite en moyenne à 150 millions de km du soleil. Notre bon marcheur mettrait ce coup-ci plus de 10 000 ans à aller de la Terre au Soleil ! Pourtant, la lumière du soleil ne met que 8 minutes à nous parvenir. La planète la plus lointaine, Uranus, est en moyenne à 2,9 milliards de kilomètres et la lumière du soleil l’atteint en un peu moins de 160 minutes.
Les distances dans le système solaire s’exprime généralement en UA (unités astronomiques) qui correspond grosso modo à la distance Terre-Soleil, soit 1,496×1011m. Uranus n’est ainsi plus qu’à 19,2UA du Soleil.
Et le reste ?
Formé, il y 15 milliards d’années, l’univers est rempli d’étoiles, regroupées en galaxies, elles-mêmes regroupées en amas et super-amas. Notre galaxie s’appelle la Voie Lactée.
La plus proche étoile du Soleil est Proxima du Centaure à seulement 40×1012km ou 13 000 UA. Notre marcheur mettrait près de 2,8 milliards d’années à pied. C’est loin, tellement loin, que l’on utilise l’année-lumière (AL), soit la distance parcouru par la lumière en un an, pour représenter de telles distances. Proxima du Centaure est ainsi à 4,246 AL du Soleil.
On estime que la Voie Lactée regroupe de 100 à 200 milliards d’étoiles. Sa plus proche voisine est la nébuleuse des Nuages de Magellan à 158 200 AL. Mais la voisine d’importance est la galaxie d’Andromède à 2,537 millions d’AL !
Même si cela semble loin, on prévoit une collision entre celle-ci et la Voie Lactée dans 4,6 milliards d’années environ. On ne sera pas non plus trop loin à ce moment de la fin de séquence principale pour le Soleil.