De l'infiniment grand à l'infiniment petit...

Sommaire

article : n°200701

10²⁶ mètres

A 14 milliards d'années lumière de distance, chaque petit point est un superamas de galaxies.

10²⁵ mètres

1 milliard d'années lumière est une distance à laquelle on peut apercevoir une structure de super amas de galaxies.

Si l'on peut supposer que l'univers à très très grande échelle est homogène, sa trame devient apparente sur des échelles au delà de 300 millions d'années-lumière. Le premier niveau de structuration se présente sous une forme qui ne se laisse pas aisément décrire. Les astronomes parlent ainsi de murs, de filaments, de feuillets ou de crêpes, ... pour désigner la morphologie des concentrations de galaxies, et de structure en mousse, en éponge, en toile d'araignée pour évoquer la trame même de l'univers.

10²⁴ mètres

100 millions d'années lumière, c'est la distance à laquelle on aperçoit les amas galactiques.

Là où se rencontrent plusieurs filaments ou plusieurs feuillets, la concentration des galaxies est plus élevée, et fait apparaître des structures plus aisément identifiables, et qui semblent comme alignées en chaînes. Ce sont elles qui prennent le nom de superamas. Les superamas renferment couramment plusieurs milliers de galaxies.

Pegasus-Pisces A, Horologium-Reticulum, Hydra-Centaurus (Grand Attracteur), Concentration de Shapley, ...

10²³ mètres

A 10 millions d'années lumière de distance, une galaxie est vue comme un point.

L'image actuelle des galaxies est en effet très éloignée de celle qui dans le passé en faisait des univers-îles. des archipels d'étoiles. Les galaxies ne sont pas des objets autonomes mais connaissent des interactions permanentes avec les autres galaxies des amas auxquels elles appartiennent. Les collisions ne sont pas rares, et les interactions de marées sont pratiquement la règle commune. Il s'ensuit que les galaxies évoluent, changent de forme et de caractéristiques au cours de leur existence.

10²² mètres

A 1 million d'années lumière de distance   on commence à voir le disque d'une galaxie.

Il existe tellement de galaxies dans l'univers observable, qu'elles s'inscrivent dans une large fourchette de masses et de dimensions, et prennent une grande variété de formes. L'astronome Edwin Hubble a cependant pu identifier un nombre limité de morphologies de base. En résumé, on a identifié trois types principaux : les galaxies elliptiques, de forme sphéroïdales et plus ou moins aplaties, et les galaxies spirales, qui possèdent un sphéroïde central, prolongé par un disque, dans lequel se développent des bras spiraux, et les galaxies irrégulières.

10²¹ mètres

A 100 mille années lumière de distance  on voit la structure des galaxies, les bras, le disque central, ...

Le gaz intergalactique est rassemblé dans le disque galactique, à l'intérieur duquel se rencontrent les étoiles. Le disque stellaire de la Voie lactée, par exemple, mesure au plus 70 000 années-lumière de diamètre, mais de l'hydrogène est observable dans un périmètre de 100 000 années-lumière de diamètre. On trouve d'autre part la matière interstellaire regroupée plus densément sous forme de molécules et de poussières dans des nuages immenses, les nuages moléculaires géants.

10²⁰ mètres

A 10 mille années lumière de distance  on commence à apercevoir les étoiles d'une galaxie.

10¹⁹ mètres

A Mille années lumière de distance on peut voir les tâches blanchâtres représentant le grand nombre d'étoiles de la galaxie.

Deux fois sur trois, les étoiles appartiennent à un couple, où les deux composantes gravitent autour de leur centre de gravité commun. A l'image de notre Soleil, les étoiles sont des masses de plasma (gaz porté à très haute température), de forme généralement sphérique ou ellipsoïdale, en rotation sur elles-mêmes, extrêmement lumineuses, et dont l'énergie est rayonnée pour l'essentiel dans la partie visible du spectre électromagnétique.

10¹⁸ mètres

A 100 années lumière de distance  on voit la répartition des étoiles d'une galaxie.

Les étoiles sont très irrégulièrement réparties dans le ciel. Elles se regroupent d'abord en galaxies, et la trace blanchâtre sous laquelle nous apparaît la galaxie est la manifestation de pareils regroupements. Mais la grégarité des étoiles se manifeste aussi à des échelles plus petites, à l'intérieur même des galaxies. Par exemple, les Pléiades, les Hyades (constellation du Taureau), Praesepe (dans le Cancer) et l'amas de la Chevelure de Bérénice.

10¹⁷ mètres

A 10 années lumière de distance  on voit  chaque point représentant les étoiles de la galaxie.

Les étoiles naissent par bouquets à partir de la fragmentation et de la contraction de portions de nuages interstellaires froids. En quelques centaines de milliers d'années, ces condensations gazeuses riches en molécules et aussi en poussières forment des cocons relativement compacts au cœur desquels la matière s'accumule sous l'effet de la gravitation pour y engendrer une proto-étoile qui va briller de plus en plus en consommant son carburant.

10¹⁶ mètres

A 1 année lumière de distance  de notre galaxie le Soleil apparaît aux observateurs extérieurs à notre galaxie.

Dans l'immensité de l'univers, le Soleil n'est qu'une simple étoile parmi dès millions d'autres. Et, pour la Terre, au contraire, il est le centre autour duquel elle gravite et son foyer vital. La plupart des étoiles vivent en couple avec une autre étoile, parfois davantage. De ce point de vue le Soleil appartient donc à une minorité. Sa masse est relativement importante, et la grande majorité des étoiles ont des masses et des dimensions bien plus modestes.

10¹⁵ mètres

A 1000 milliards de kilomètres de distance de notre galaxie le Soleil apparaît un peu plus gros aux observateurs extérieurs à notre galaxie.

A l'image de notre Soleil, les étoiles sont des masses de plasma (gaz porté à très haute température), de forme généralement sphérique ou ellipsoïdale, en rotation sur elles-mêmes, extrêmement lumineuses, et dont l'énergie est rayonnée pour l'essentiel dans la partie visible du spectre électromagnétique.

10¹⁴ mètres

100 milliards de kilomètres, c'est la distance  qui comprend entièrement les orbites des planètes de notre système solaire.

Avant Kepler, on croyait encore que les orbites des planètes étaient circulaires. Elles sont en réalité elliptiques, de même que celles de leurs satellites, qui en première approximation obéissent, comme elles, aux lois de Kepler.

10¹³ mètres

10 milliards de kilomètres, c'est la distance  qui comprend presque entièrement les orbites des planètes de notre système solaire.

Pluton et Charon forment un couple de planètes naines situées aux confins du Système solaire à 5,9 milliards de kilomètres. Le couple accomplit son long circuit autour du Soleil en 250 ans. Mais son orbite, très allongée, le conduit pendant une brève période, comme cela a été récemment le cas, à une distance inférieure à celle de Neptune

10¹² mètres

1 milliards de kilomètres, c'est la distance qui comprend entièrement l'orbite des astéroïdes de notre système solaire, c'est celle située entre Mars et Jupiter.

Les astéroïdes sont de corps rocheux de dimensions inférieures à mille kilomètres) dépourvus d'atmosphère, que l'on rencontre principalement dans les régions internes du Système solaire, et plus spécialement entre les orbites de Mars et de Jupiter.

10¹¹ mètres

100 millions de kilomètres, c'est la distance qui comprend entièrement l'orbite de Mercure, la plus proche du centre du système solaire.

Mercure est la planète la plus proche du Soleil. Elle gravite autour du Soleil à une distance de 57,9 millions de kilomètres.

10¹⁰ mètres

10 millions de kilomètres, c'est la distance qui comprend 1à fois l'orbite de notre Lune autour de la terre.

10 millions de kilomètres, c'est l'équivalent de 10 aller retour Terre Lune.

10⁹ mètres

1 million de kilomètres, c'est la distance qui comprend entièrement l'orbite de notre Lune.

10⁸ mètres

100 mille kilomètres, c'est la distance à laquelle on commence à deviner notre Terre.

100 mille kilomètres, c'est l'équivalent de 10 fois le diamètre de la Terre.

10⁷ mètres

10 mille kilomètres, c'est la distance  qui comprend entièrement un hémisphère de notre Terre.

10⁶ mètres

Mille kilomètres, c'est la distance qui comprend entièrement la surface de la France.

De forme presque hexagonale et de dimension moyenne, la France occupe, entre l’Atlantique et la Méditerranée, un isthme étroit, à l’extrémité occidentale du continent. Elle s’étend, du nord au sud, sur une longueur de 973 km, et atteint une largeur maximale, d’est en ouest, d’environ 950 km.
 

10⁵ mètres

100 kilomètres, c'est la distance qui comprend une grande partie d'un département français.

La France métropolitaine est composée de 22 Régions, qui sont subdivisées en 96 départements et 3 808 cantons. Ces Régions sont : l’Alsace, l’Aquitaine, l’Auvergne, la Basse-Normandie, la Bourgogne, la Bretagne, la Région Centre, la Région Champagne-Ardenne, la Corse, la Franche-Comté, la Haute-Normandie, l’Île-de-France, le Languedoc-Roussillon, le Limousin, la Lorraine, la Région Midi-Pyrénées, le Nord-Pas-de-Calais, les Pays de la Loire, la Picardie, la Région Poitou-Charentes, la Région Provence-Alpes-Côte d’Azur (PACA) et la Région Rhône-Alpes.

10⁴ mètres

10 kilomètres, c'est la distance à laquelle on peut voir une ville comme Toulouse.

Toulouse, ville du sud de la France, chef-lieu du département de la Haute-Garonne et de la région Midi-Pyrénées, située sur la Garonne et le canal du Midi. La commune de Toulouse est la quatrième ville de France. L'agglomération toulousaine, la sixième de France, concentre le quart de la population de la région Midi-Pyrénées, dont elle polarise l'essentiel de la croissance démographique et économique.

10³ mètres

1 kilomètre, c'est la distance à laquelle on peut voir un village comme Auzielle en Haute Garonne.

10² mètres

100 mètres, c'est la distance à laquelle on peut voir un quartier d'un village.

10¹ mètres

10 mètres, c'est la distance à laquelle on peut deviner les feuilles des arbres.

Les arbre sont des plantes vivaces, ligneuses, dont la tige principale, ou tronc, atteint au moins 6 m. Le tronc porte, à son sommet, des branches, elles-mêmes recouvertes de feuilles. Certains arbres sont très petits, d’autres très hauts. Le tronc peut être très réduit : les branches semblent alors sortir du sol. Les séquoias d’Amérique du Nord et les eucalyptus d’Australie peuvent dépasser 110 m, avec des troncs dont la circonférence atteint 26 m. En Europe, les plus grands arbres sont les épicéas, culminant à 60 m.
 

10⁰ mètre

1 mètre, c'est la distance à laquelle on peut voir les branches des arbres.

La branche ou le rameau supporte les feuilles d'un arbre ou d'un arbuste. Les feuilles, organes spécialisés dans la photosynthèse, existent chez presque tous les végétaux.

10^-1 mètre

10 centimètres, c'est la distance à laquelle on peut voir chaque feuille des arbres.

10^-2 mètre

1 centimètre, c'est la distance à laquelle on peut voir la nervure d'une feuille.

10^-3 mètre

1 millimètre, c'est la distance à laquelle on peut voir plus de détail sur la structure d'une feuille.

L'épiderme de la feuille protège un tissu interne, le mésophile. Celui-ci comprend deux types de parenchymes.

10^-4 mètre

100 microns, c'est la distance à laquelle on peut voir les cellules de la feuille.

Le parenchyme dit palissadique est formé de cellules régulièrement disposées sous l’épiderme de la face supérieure de la feuille. Le parenchyme dit lacuneux (car il présente des espaces libres, ou lacunes, entre les cellules) se trouve au contact de l’épiderme de la face inférieure, riche en stomates. Les lacunes sont remplies par les gaz qui circulent à travers les orifices des stomates (ostioles) : il s’agit de l’entrée de gaz carbonique et de la sortie d’oxygène.

10^-5 mètre

10 microns, c'est la distance à laquelle on peut voir plus de détails sur les cellules de la feuille.

10^-6 mètre

1 micron, c'est la distance à laquelle on peut voir la cellule entièrement.

10^-7 mètre

1000 angströms, c'est la distance à laquelle on peut voir la chaîne des chromosomes.

Le matériel génétique de toutes les cellules, procaryotes et eucaryotes, est composé d’ADN (acide désoxyribonucléique), assemblé par compactage autour de protéines en chromosomes.
 

10^-8 mètre

100 angströms, c'est la distance à laquelle on peut voir la chaîne ADN.
L’acide désoxyribonucléique (souvent abrégé en ADN) est une molécule que l'on retrouve dans tous les organismes vivants. On dit que l'ADN est le support de l'hérédité car il constitue le génome des êtres vivants et se transmet en totalité ou en partie lors des processus de reproduction.

C’est sur ces chromosomes que l’on trouve les gènes. Ceux-ci contrôlent la synthèse des protéines et, d’une façon plus générale, toutes les activités de la cellule.

10^-9 mètre

10 angströms ou 1 nanomètre, c'est la distance à laquelle on peut voir plus de détails sur les chromosomes.

le chromosome est une structure cellulaire microscopique représentant le support physique des gènes et de l’information génétique, toujours constituée d’ADN, et souvent de protéines. Les chromosomes existent dans les cellules de tous les êtres vivants, en nombre variable, spécifique à chaque espèce.

10^-10 mètre

1 angström, c'est la distance à laquelle on peut voir l'atome de carbone.
Autour du noyau gravite un ensemble de particules identiques : les électrons ; les dimensions de ce nuage électronique est de l'ordre d'un angström, correspondent à celles de l'atome.

Le carbone est l'élément de symbole C qui est nécessaire à l'existence des organismes vivants et qui a de nombreuses applications industrielles importantes. Le numéro atomique du carbone est 6. L'élément appartient au groupe 14 (ou IVa) du tableau périodique et sa masse atomique est de 12,01.

10^-11 mètre

10 pico mètre, c'est la distance à laquelle on peut voir l'électron avec son atome.

L’électron est l’un des constituants fondamentaux de la matière, au même titre que les quarks. Il fait partie de la famille des leptons, qui comprend également le muon, le tauon, et les neutrinos. De plus, les électrons sont des fermions car leur spin est de 1/2. Le concept de spin est lié à la théorie quantique, que nous devons au physicien allemand Max Planck, qui a découvert la discontinuité de l'énergie en introduisant la notion de quanta, ainsi qu’au physicien français Louis de Broglie, prix Nobel en 1929 pour avoir découvert, en 1924, la nature ondulatoire des électrons.

10^-12 mètre

1 pico mètre, c'est la distance à laquelle on peut voir l'orbite de l'électron.

10^-13 mètre

100 fermi, c'est la distance à laquelle on peut voir l'intérieur d'un atome (élément de base de la matière).

Un atome (du grec atomos, « indivisible »)est une particule, constituant essentiel de la matière caractéristique d'un élément chimique. L'étymologie grecque du mot « atome » souligne le caractère indivisible de cette « particule fondamentale », qui était considérée comme indestructible.
 

10^-14 mètre

10 fermi, c'est la distance à laquelle on peut voir le noyau d'un atome.

Vers la fin du XIXe siècle, on découvrit que l'atome n'est pas un élément de matière indivisible. En 1895, le physicien allemand Wilhelm Conrad Röntgen découvrit les rayons X, capables de pénétrer dans des feuilles de plomb. En 1881, le physicien britannique Joseph John Thomson supposa l'existence de particules chargées négativement et baptisées dix ans plus tard électrons par C. Johnstone Stoney. En 1896, Henri Becquerel découvrit que certaines substances, comme les sels d'uranium, émettent des rayons pénétrant la matière. Il devint donc évident que l'atome est bien constitué de plusieurs particules.

10^-15 mètre

1 fermi, c'est la distance à laquelle on peut voir un nucléon, constituant du noyau atomique (neutron ou un proton).

Le proton est une particule élémentaire constitutive, avec les électrons et les neutrons, des atomes. Le proton est un nucléon, comme le neutron, et entre dans la composition de tous les noyaux atomiques. Le proton n’est pas une particule fondamentale (au sens strict du terme) : il est lui-même constitué de deux quarks u (up) et d’un quark d (down).
 

10^-16 mètre

10 atome mètre, c'est la distance à laquelle on peut voir les quark.
Ce n'est qu'en 1975 que les quarks furent détectés expérimentalement.

Le quark est une particule fondamentale de la matière, entrant dans la composition des hadrons, comme les protons et les neutrons. Avec les leptons, deuxième grande famille de particules élémentaires, les quarks forment l’ensemble de la matière existante. L’hypothèse de l’existence des quarks a été proposée en 1963 par les physiciens américains Murray Gell-Mann et George Zweig. Le terme quark est tiré d’une phrase du roman Finnegans Wake de James Joyce :« Three quarks for Mr Mark ».

10^-18 mètre

1 atome mètre  =
0,000 000 000 000 000 001 mètre,
c'est la taille d'un Quark

Les quarks sont les plus petits éléments de matière. Ils présentent une caractéristique quantique particulière, appelée parfum ou arôme, qui permet de les classer en six familles : up (u), down (d), strange (s), charmed (c), top (t) et beauty (b). Seuls les quarks u, d et s existent dans la nature, les autres étant créés artificiellement dans les accélérateurs de particules. Ils s'assemblent par groupes de trois pour former les baryons, ou en couples quark-antiquark pour former les mésons. Le proton et le neutron, constituants fondamentaux du noyau de tout élément chimique, appartiennent à la première famille : le proton est formé de deux quarks u et d'un quark d, tandis que le neutron est formé de deux quarks d et d'un quark u.

10^-35 mètre

C'est la longueur de Planck (longueur limite de la physique quantique, au-delà l'Espace-temps n'a plus de sens...)

La constante de Planck a les dimensions du produit d'une énergie par un temps. On la mesure donc en joule seconde (J.s). Sa valeur, dans le Système international d'unités, est : h = 6,626176.10-34 J.s.