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Ch 7 : une première présentation
de l’univers
 Aspect lacunaire de la matière à tous les
niveaux.
 Dimensions de l’univers.
 Lumière et vitesse.
une première présentation de
l’Univers
1. Aspect lacunaire de la matière
1.1. L’atome
1.2. Le système solaire
1.3. Les galaxies
2. Description de l’Univers
2.1. Formation
2.2. Ordres de grandeur et puissances de 10
3. Lumière dans l’Univers
3.1. Propagation de la lumière
3.2. L’année lumière
1. Aspect lacunaire de la matière
1.1. L’atome
De quoi est constitué un atome?
(Expérience de Rutherford)
L’atome a une structure
lacunaire. Il est constitué
d’un noyau et d’électrons
en mouvements autour de
ce dernier. (Attention
électrons ne gravitent pas
sur des orbites autour du noyau).
Activité:
l’atome d’hydrogène a un rayon de ra = 5,3.10-11 m et
son noyau a un rayon de rn = 1,2.10-15 m. Calculer le
rayon, r’a, d’un atome d’hydrogène fictif, si son noyau
avait la taille d’une balle de tennis (r’n = 3,0 cm) .
AN :
ra
r 'a  r 'n 
rn
r’n = 3,0.10-2 m
ra = 5,3.10-11 m
rn = 1,2.10-15 m
r’a = 1,3.103 m ou 1,3 km
Soit beaucoup de vide.
1.2. Le système solaire
Le système solaire est constitué du soleil et des
objets qui gravitent autour de lui : ses 8
planètes, quelques poussières, des astéroïdes
et des comètes.
En gardant les proportions, à quelle distance et
de quelle taille serait la Terre si le Soleil avait la
taille d’un pamplemousse?
La Terre serait une petite tête d’épingle située à
10 m. Pluton se trouverait, elle, à 500 m.
La très grande partie de l’espace qu’occupe le
système solaire est vide.
1.3. Les galaxies
Le Soleil est il une grosse étoile?
Si on garde toujours les proportions, avec le Soleil
de la taille d’un pamplemousse, à quelle distance
se trouverait l’étoile la plus proche du Soleil
(Proxima du Centaure)?
Proxima du centaure serait un « pamplemousse »
situé à près de 3000 km du « pamplemousse
Soleil ».
Une galaxie est un groupe de plusieurs milliards
d’étoiles très éloignées entre elles. Notre Terre et le
soleil appartiennent à la galaxie «la voie lactée ».
Ses dimensions, sont de l’ordre de 1018 km. Mais
ici aussi l’essentiel de l’espace est du vide.
2. Description de l’Univers
2.1. Formation
Voir doc1
2.2. Ordres de grandeur et puissances de 10
Les distances astronomiques et atomiques étant très
éloignées du mètre, on note les nombres
correspondant avec l’écriture scientifique: ax10n .
TP: Ecrire en notation scientifique les grandeurs de la
feuille polycopiée.
Peut-on trouver une échelle linéaire pour placer toutes
les grandeurs de la feuille polycopiée?
On utilise une échelle puissance de 10 pour placer les
ordres de grandeur très éloignées sur un même axe.
Placer toutes les grandeurs de la feuille polycopiée
sur une telle échelle.
3. Lumière dans l’Univers
3.1. Propagation de la lumière
Comment ce déplace la lumière dans l’espace?
La lumière se déplace en ligne droite dans le vide à la
vitesse de c = 3x108 m.s-1.
3.2. L’année lumière
Les distances qui séparent les astres étant
considérables, on préfère utiliser l’année lumière (a.l)
comme autre unité de longueur que le mètre. 1 a.l est
la distance parcourue par la lumière en 1 année.
Activité: exprimer en mètre la distance qui nous sépare
de l’étoile Proxima du Centaure à d = 4,22 a.l
Réponse: Pour convertir en mètre, on multiplie
le temps exprimé en seconde mis par la
lumière à parcourir la distance, par sa vitesse
exprimée en m.s-1.
Soit:
d = txc
Quel temps t met la lumière de Proxima du
Centaure pour nous parvenir?
t = 4,22 années ou t = 4,22x(365x24x3600) s
Puisque c =3x108 m.s-1 , l’application numérique
finale donne:
d = 4x1016 m
Voit-on Proxima du Centaure en direct?
Non. On la voit tel qu’elle était il y a 4,22 ans.
«Voir loin c’est voir dans le passé».